Скачати повний текст

Проаналізовано особливості металогідридних електродів у відбивному розряді. Розглянуто питання застосування катодів у плазмових джерелах іонів водню для підвищення ефективності їх роботи. Досліджено вплив ступеня насиченості воднем металогідридного катоду на розрядні характеристики та параметри плазми відбивного розряду. Вивчено особливості порожнистого металогідридного катоду у відбивному розряді, а також збудження ефекту металогідридного катоду за менших розрядних напруг. Описано фізичну модель джерела позитивних іонів водню з металогідридним плоским та порожнистим катодом. Висвітлено нові методи керування функцією розподілу за енергіями іонних генеруючих пучків. Визначено особливості механізмів утворення негативних іонів водню в об'ємі відбивного розряду з металогідридним катодом.

Дисертацію присвячено розв'язанню конкретного наукового завдання, пов'язаного з розробкою високоресурсних і високоефективних плазмотронів лінійної схеми одностороннього витікання для нагрівання агресивних газів потужністю від декількох кВт до 500 кВт. Знайдено умови, що сприяють підвищенню ресурсу роботи електродів плазмотрона, високому електричному та тепловому ККД, економічності при експлуатації у промисловості. Узагальненими способами створення і удосконалення конструкцій таких плазмотронів є: принцип розщеплення анодних та катодних плям дуг, зниження концентрації теплового навантаження, профілювання розрядного каналу, суміщення секціонованого каналу із ступінчастим анодом та ціла низка інших конструктивних рішень в залежності від призначення плазмотрона. Значна частина експериментальних даних подана у вигляді таблиць, узагальнених графіків та критеріальних рівнянь, зручних для застосування в інженерних розрахунках при розробці плазмотронів. Створені плазмотрони були використані при розробці промислових установок для захисту робочої поверхні продувальних кисневих фурм та отримання діоксиду титану.

Представлений розгляд властивостей і характеристик стаціонарних електричних розрядів з однорідним випаровуванням електрода, при якому розміри області випаровування співрозмірні з розмірами робочої частини електрода, тобто, зі всього різноманіття стаціонарних електричних розрядів з випаровуванням електрода становлять виняток тільки розряди з випаровуванням із катодної і анодної плям вакуумно-дугового розряду. На основі досліджених розрядів розроблено більш ніж 15 конструкцій джерел плазми, іонів і плазмових прискорювачів. Вони застосовані в технології термоіонного напилення плівок і покриттів, в тому числі в технології конкретних виробів машинобудування, мікромеханіки, електроніки, радіоізотопних і напівпровідникових приладів.

Здійснено експериментальне дослідження фізичних процесів, які впливають на створення та динаміку електронів і негативних іонів у плазмових джерелах з використанням пастки Пеннінга й однощілинного гострокутного електромагнітного уловлювача. Установлено особливості еволюції в аксіальному напрямку поздовжніх енергетичних спектрів електронного пучка, що ежектується з плазмових систем пеннівгівського типу. Визначено ефективний спосіб керування струмом пучка електронів, що ежектується. З'ясовано особливості емісійних і розрядних характеристик плазмового джерела електронів на основі електрично-несиметричного відбивного розряду з порожнистим катодом за умов використання газів з різними масовими числами та їх суміші як робочих джерел.

Досліджено динаміку турбулентного нагрівання плазми без зіткнень під час розвитку струмових і параметричних несталостей в області іонних циклотронних і нижньогібридних частот методом дискретного моделювання. Проведено 2D-моделювання струмової несталості у плазмі з іонами двох сортів, які рухаються перпендикулярно сильному магнітному полю. Вивчено механізми насичення несталостей і ефективність нагрівання плазми відповідно до її параметрів. Зроблено 2D-моделювання нижньогібридних та іонних циклотронних параметричних несталостей плазми, що містить іони двох сортів. Розглянуто випадок сильних полів накачки, в якому амплітуда осциляцій відносної швидкості іонів різних сортів перевищує теплову швидкість іонів, але є меншою за теплову швидкість електронів. Розвинуто чисельну 2D3V модель і розроблено чисельний ход для дослідження електрон-іонної параметричної турбулентності плазми на основі неявної схеми інтегрування рівнянь руху макрочастинок. Досліджено нелінійну стадію електрон-іонної параметричної турбулентності в плазмі, що складається з електронів та іонів одного або двох сортів в області частот накачки порядку іонної циклотронної частоти. Визначено, що розвиток параметричної турбулентності призводить до нагрівання електронів та іонів у режимі динамічного хаосу в русі частинок і декореляції самоузгодженого електричного поля.

Вперше розроблено та досліджено систему інжекції робочого газу для плазмових інжекторів першого ступеня "Вхідна іонізаційна камера" (ВІК) й інжекторів прианодної плазми "Анодна іонізаційна камера" (АІК) найбільшого в світі квазістаціонарного плазмового прискорювача (КСПП Х-50). Експериментально досліджено параметри потоку газу для різних режимів роботи плазмових інжекторів та їх вплив на забезпечення необхідного градієнта тиску газу як в радіальному напрямку, так і вздовж осі прискорювального каналу з метою підживлення іонами приелектродних зон плазмового прискорювача для перенесення розрядного струму. Вперше проведено комплексний аналіз впливу конструктивних особливостей газових інжекторів на параметри газового потоку, на характеристики потоків плазми, що генеруються, в цілому. На основі проведеного аналізу оптимізовано конструктивні особливості та газодинамічні характеристики інжекторів ВІК і АІК. Вперше розроблено та досліджено систему інжекції плазмотворної речовини в магнітоплазмовому компресорі (МПК). Вперше досліджено особливості пінч-розрядів і формування області компресії МПК з радіальним та осьовим газонапуском. Вивчено параметри потоку газу, що напускається, для різних режимів роботи МПК й їх узгодження з магніто-гідродинамічними характеристиками потоку плазми. Проаналізовано вплив конструктивних особливостей газового інжектора МПК на параметри газового потоку, що напускається, на динаміку стиснення та параметри компресійної плазми в цілому.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.3,022 + В333.11,022

Рубрики:

Газорозрядна плазма

Генератори (джерела) і прискорювачі плазми

Шифр НБУВ: РА437962 Пошук видання у каталогах НБУВ