Індекс рубрикатора НБУВ: В333.311

Рубрики:

Дуговий і ртутний розряди

Шифр НБУВ: Ж24839 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.311,022

Рубрики:

Дуговий і ртутний розряди

Шифр НБУВ: РА448080 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Генерація металевої плазми у вакуумно-дуговому розряді завжди супроводжується виробництвом макрочастинок (МЧ). Забруднення поверхонь МЧ є найбільш важливою технологічною проблемою при плазмовій імерсійній імплантації іонів (ПІІІ). Результати теоретичного дослідження заряджання та динаміки МЧ у плазмовому шарі наведено для випадку ПІІІ з імпульсами довгої тривалості. Для опису заряджання МЧ у шарі теоретичну модель шару поєднано з теорією обмеженого орбітального руху. Заряджання МЧ у шарі досліджено з урахуванням як емісійних процесів із поверхні МЧ, так і кінетичної електронної емісії (КЕЕ) з підкладки з високим потенціалом зсуву. Заряд і динаміку МЧ визначено локальними параметрами протилежних потоків іонів і вторинних електронів із підкладки. Заряд МЧ залежить від положення МЧ усередині шару. Показано, що домінуючу роль у заряджанні МЧ відіграє КЕЕ з підкладки, яка є важливою властивістю ПІІІ. КЕЕ з підкладки змінює профіль потенціалу всередині шару, товщину шару та баланс струмів на поверхню МЧ. Отримано, що МЧ заряджається негативно внаслідок того, що густина струму вторинних електронів із підкладки є більшою за густину струму іонів. Це можливо, коли коефіцієнт КЕЕ є більшим за одиницю. Застосування негативного потенціалу зсуву до підкладки впливає на виривання вторинних електронів із підкладки іонами та на їх прискорення у шарі. Отримано, що збільшення негативного зсуву потенціалу підкладки призводить до збільшення абсолютної величини негативного заряду МЧ, і таким чином, до збільшення електростатичного відбиття МЧ від підкладки. Показано, що застосування негативного потенціалу зсуву до підкладки є ефективним альтернативним засобом зменшення забруднень МЧ покриттів без застосування магнітних фільтрів.

Проанализирована взаимосвязь на локальном уровне электро- и теплофизических свойств плазмы электрической дуги в воздухе с примесью паров электродных материалов. В основе этого рассмотрения - численное решение уравнения энергии Эленбааса-Геллера для канала электрической дуги. Предложены детальные функциональные температурные зависимости для входящих в это уравнение коэффициентов электро- и теплопроводности такой плазмы, удобные для прикладных применений. Для коэффициента электропроводности установлена также зависимость от содержания паров электродного материала в смеси, к величине которой он чувствителен. Показано, что вследствие немонотонности зависимости коэффициента теплопроводности от температуры может возникать, в свою очередь, немонотонность зависимости электрического поля в дуговом разряде от тока. Результаты численного моделирования сопоставлены с экспериментальными данными.

Як відомо, під час комутації електричних мереж між електродами та/або контактами перемикачів може виникнути дуговий розряд. І, як наслідок, це може призвести до ерозії контактів, що, у свою чергу, призводить до зменшення терміну експлуатації таких пристроїв. Комбінування тугоплавких компонентів (Mo, Cr, W) та компонентів із високою провідністю (Cu, Ag) надає змогу одержувати матеріали з бажаними експлуатаційними характеристиками, зокрема, за умов запалювання електричної дуги. Дане дослідження присвячене оптичній спектроскопії термічної плазми вільноіснуючого електродугового розряду силою струму 3,5 та 30 А між асиметричними мідним та композитним Ag-Ni електродами. Така електрична дуга може розглядатися як спрощена модель реальних комутаційних пристроїв електроенергетичної галузі. Дослідження плазми електродугового розряду з домішками парів металів електродного походження спрямовані на підвищення ерозійної стійкості електродів за рахунок оптимізації складу матеріалу та розробки нових технологій їх виготовлення.

Разработана математическая модель процессов переноса энергии, импульса, массы и заряда в неравновесной плазме электрической дуги, горящей в цилиндрическом канале с водоохлаждаемыми стенками, продуваемом ламинарным потоком плазмообразующего инертного газа. В основу модели положены многожидкостные уравнения для неизотермической, ионизационно-неравновесной дуговой плазмы, в т.ч. с учетом второй ионизации атомов плазмообразующего газа, записанные в дрейфово-диффузионном приближении. Такой подход позволяет с единых позиций описывать процессы, протекающие как в центральной области канала (в плазме столба дуги), так и в пристеночной области (в ионизационном слое плазмы) вплоть до границы слоя пространственного заряда, непосредственно примыкающего к стенке канала. Учет процессов, протекающих в бесстолкновительном слое пространственного заряда и определение характеристик теплового и электрического взаимодействия дуговой плазмы со стенкой канала осуществляется путем использования соответствующих граничных условий на границе указанного слоя. Кроме того, учет наличия в дуговой плазме двухзарядных ионов дает возможность проводить расчет ее характеристик в широком диапазоне значений тока дуги и радиуса канала. Численное решение уравнений предложенной модели проводится методом конечных объемов, для компьютерной реализации которого создано соответствующее программное обеспечение. Проведен численный анализ радиальных распределений характеристик плазмы аргоновой дуги в цилиндрическом канале сопла плазмотрона прямого действия, а также напряженности продольного электрического поля в дуговой плазме и теплового потока из плазмы на стенку канала при различных значениях тока дуги, радиуса канала и расхода плазмообразующего газа. Показано, что в отличие от центральных областей канала, где дуговая плазма является практически равновесной, в пристеночной области реализуется существенная термическая и ионизационная неравновесность плазмы. Показано также, что при увеличении тока дуги и уменьшении радиуса канала необходим учет наличия в дуговой плазме двукратно заряженных ионов. Проведено сравнение результатов моделирования характеристик неравновесной плазмы аргоновой дуги в канале сопла плазмотрона с имеющимися экспериментальными данными.

Розглянуто утворення фрактального вуглецевого осаду у процесі випаровування електрода в плазмі дугового розряду. Наведено дані розрахунку фрактальної розмірності та розміри фрактальних кластерів та агрегатів. Такі структури мають схожу будову й утворюються на поверхні дефектів і пор.

Розроблено методику діагностики плазми з одночасною реєстрацією просторових розподілів інтенсивності випромінювання спектральних ліній у широкому діапазоні довжин хвиль. Виконано селекцію спектральних ліній вольфраму, молібдену та хрому і відповідних спектроскопічних констант, які можуть бути використані для діагностики плазми електродугового розряду між композитними електродами. Визначено радіальні розподіли параметрів плазми (температури та електронної концентрації) електродугового розряду між композитними електродами у потоці аргону та розраховано її компонентний склад. Досліджено властивості плазми електродугового розряду між молібденовими електродами. Вивчено вплив домішки гексабориду лантану та технології виготовлення композитних матеріалів на властивості плазми електродугового розряду та ерозійну стійкість електродів.

Досліджено плазму електродугового розряду між Cu-Ni електродами в потоці аргону за допомогою оптичної емісійної спектроскопії у припущенні локальної термодинамічної рівноваги. За допомогою методу відносних інтенсивностей одержані радіальні профілі температури у стовпі плазми. Для визначення радіального розподілу температури використано спектральні лінії міді та нікелю. Рекомендовано спектральні лінії Ni I для діагностики плазми.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.311 + В375.14

Рубрики:

Дуговий і ртутний розряди

Твердіння. Кристалізація. Ріст кристалів

Шифр НБУВ: Ж28079/фіз.-мат. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Методами оптичної спектроскопії з залученням розробленого комплексу апаратно-програмних засобів досліджено властивості термічної багатокомпонентної плазми з домішками парів металів. Встановлено, що порушення стану локальної термодинамічної рівноваги в плазмі електричної дуги між мідними електродами в молекулярних газах (вуглекислому газі та повітрі) має пороговий характер і визначається співвідношенням вкладеної в розряд енергії та енергії дисоціації молекул. Для опису хімічно нерівноважної термічної плазми молекулярного газу розроблено двотемпературну модель. Показано, що теплопровідність плазми розряду в молекулярних газах, на відміну від електропровідності, у діапазоні температур 5 000 - 9 000 К не залежить від наявності в її складі домішок міді та визначається її реакційною складовою, яка зумовлена дисоціацією молекул. Встановлено взаємозв’язок параметрів плазми електродугового розряду між композитними електродами та наявністю на їх поверхні вторинної структури. Вперше, у присутності краплі в розрядному проміжку електричної дуги між Cu-W електродами, визначено радіальні розподіли концентрації атомів міді в плазмі. Досліджено вплив реабсорбції спектральних ліній СиІ, які випромінюються багатокомпонентною термічною плазмою з домішками міді. Запропоновано використання термічної плазми дуги між багатокомпонентними електродами як плазмового джерела для селекції спектральних ліній і значень їх спектроскопічних констант.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.311,022 + В377.1,022

Рубрики:

Дуговий і ртутний розряди

Електричні властивості твердих тіл

Шифр НБУВ: РА398397 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено результати моделювання динаміки поведінки одиничної бульбашки в полі стаціонарного дугового розряду. Для опису такого розряду використано однорідну модель короткого циліндра. Модель доповнено рівняннями, що надають змогу визначити щільність плазми та її тиск у каналі розряду. Одержано рівняння для визначення теплофізичних параметрів і рівняння швидкостей росту розміру бульбашки та тиску всередині неї.

Представлены результаты решения и исследования в пакете Simulink системы MATLAB математической модели электрической дуги. Описана логика функционирования исследуемой системы, и взаимодействие во времени отдельных ее элементов.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.23,022 + В333.311,022

Рубрики:

Динаміка плазми

Дуговий і ртутний розряди

Шифр НБУВ: РА401001 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено плазму електродугового розряду в повітрі між композитними Cu-C електродами. За допомогою методу оптичної емісійної спектроскопії одержано радіальний розподіл температури плазми дугового розряду силою струму 3,5 А у припущенні локальної термодинамічної рівноваги.

Досліджено параметри плазми електродугового розряду між композитними Cu - Mo електродами в потоці аргону. Для розрахунку складу плазми у припущенні локальної термодинамічної рівноваги використано радіальні профілі температури й електронної концентрації одержані за методами оптичної емісійної спектроскопії. Додатково розглянуто можливість використання спектральних ліній атома молібдену для діагностики плазми дугового розряду. В результаті обрано низку спектральних ліній MoI та рекомендовано значення сил осцилятора для цих ліній.

Досліджено плазму електродугового розряду в повітрі між композитними Cu-C електродами. За допомогою методу лазерної абсорбційної спектроскопії одержано радіальний розподіл концентрації атомів міді у плазмі дугового розряду силою струму 3,5 А у припущенні локальної термодинамічної рівноваги.

Виконано уточнені розрахунки, що дозволяють принципово оцінити роль процесів випромінювання у формуванні рівноважного стану плазми. Розв'язок задачі одержано у варіанті критерію застосовності припущення локальної термодинамічної рівноваги з урахуванням ролі процесів випромінювання у плазмі та його втрат. Дані числового моделювання доводять наявність ефектів порушення рівноважної заселеності енергетичних рівнів атома міді, зумовлену поглинанням резонансного випромінювання як на основний, так і на метастабільний рівень.

Принципово оцінено роль процесів випромінювання з урахуванням його перенесення щодо відхилення від рівноважного стану щільної електродугової плазми атмосферного тиску. Задачу розглянуто на прикладі електричної дуги циліндричної форми, стабілізованої стінкою. Розв'язок одержано у варіанті критерію застосовності припущення локальної термодинамічної рівноваги з урахуванням ролі процесів перенесення випромінювання у плазмі та його втрат. Дані числового моделювання доводять наявність ефектів відхилення від рівноважного розподілу заселення між резонансними та основним енергетичними рівнями атомів міді за умов, що моделюють стан плазми в атмосферній електричній дузі між плавкими мідними електродами.