litceysel.ru
добавить свой файл
1 2 3 4


РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ


Приоритетное направление II.7.

Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы


АННОТАЦИОННЫЙ ОТЧЕТ ЗА 2010 ГОД


по Программе II.7.4.

«Наноструктурные слои и покрытия: оборудование, процессы, применение»


Институты-исполнители:

Институт сильноточной электроники СО РАН

Отдел физических проблем БНЦ СО РАН


Координатор программы:

д.т.н. ____________ Н.Н. Коваль

Ученый секретарь программы:

д.ф.-м.н. ____________ Ю.Ф.Иванов


2010

Проект II.7.4.1. Научные основы разработки электронно-ионно-плазменного оборудования для создания наноструктурных слоев и покрытий (Институт сильноточной электроники СО РАН).

Научный руководитель проекта – д.т.н. Н.Н. Коваль


Разработка и создание экспериментального стенда для исследований электродуговых генераторов с током до 200 А в непрерывном режиме с зондовой диагностикой основных параметров

Для реализации данной идеи был собран экспериментальный стенд. Для комплектации стенда был специально разработан и изготовлен оригинальный плазмогенератор на основе самостоятельного дугового разряда низкого давления с холодным полым катодом. Плазмогенератор обеспечивал ток дуги до 200 А в непрерывном режиме при рабочем давлении  0,1 Па. Плазма, генерируемая плазмогенератором в рабочей камере стенд, подвергалась исследованиям с помощью зондовых измерений ее основных параметров.

Было разработано и изготовлено устройство для регистрации мгновенных значений потенциала и тока зонда.

Таким образом на описанном экспериментальном стенде была проведена зондовая диагностика плазмы разряда, полученного с помощью дугового источника с интегрально холодным полым катодом при токе разряда 200 А и напряжении его горения 28 В. Измерения проводились в центре камеры, опорным электродом являлся анод разряда. При этом были получены следующие параметры плазмы: плавающий потенциал Uпл = -8,8 В; потенциал плазмы Uп  0 В; температура электронов Te  1,4 эВ; концентрация плазмы nе  81010 см-3. Генерируемая разрядом плазма использовалась для очистки и активации поверхности, а также при плазменно-ассистированном напылении наноструктурированных сверхтвердых (>40ГПа) функциональных покрытий на поверхности материалов и изделий.


Модернизация схемы электропитания и управления плазменным источником электронов с сетчатой стабилизацией эмиссионной границы с целью увеличения длительности импульса тока пучка до 250 мкс и амплитуды тока до 250 А.

В 2010 г. была проведена модернизация блоков электропитания и управления электронного источника с целью увеличения длительности и амплитуды импульсов тока пучка. Были внесены необходимые изменения как в электрические схемы блоков питания, так и в программное обеспечение (изменена программа микроконтроллера блоков питания и изменена управляющая программа для персонального компьютера). Кроме увеличения максимальной длительности импульсов до 250 мкс, амплитуды импульсов тока разряда до 250 А (что необходимо для увеличения тока пучка) были расширены диапазоны их измерения и уменьшен шаг программной регулировки всех основных параметров.

Был проведен запуск и проведены испытания модернизированных блоков питания электронного источника. При испытаниях была подтверждена работоспособность высоковольтных разделительных трансформаторов при работе с увеличенными значениями длительности и амплитуды тока разряда.

До модернизации максимальная амплитуда тока разряда составляла 100 А при максимальной длительности импульса тока около 200 мкс. Мосле модернизации амплитуда тока разряда может достигать значения 250 А, при длительности импульса тока разряда до 250 мкс (на полувысоте).

Модернизированный электронно-пучковый энергокомплекс использовался в экспериментах по наноструктуризации поверхности материалов и изделий за счет сверхбыстрого нагрева поверхности вплоть до расплава и затеи сверхбыстрого охлаждения ее за счет теплопроводности материала.

Разработка и исследование режимов работы и параметров плазмы протяженной (0.6 м) сильноточной импульсной магнетронной распылительной системы.

При помощи перемещаемого зонда с охранным кольцом, было измерено распределение концентрации плазмы импульсного сильноточного магнетронного разряда вдоль поверхности мишени протяженной магнетронной распылительной системы (МРС) длиной 600 мм. Частота следования импульсов напряжения составляла 25 Гц. Были получены распределения концентрации плазмы для пиковых токах разряда 400 и 800 А . Показано, что начиная с расстояния 10 см от края мишени, распределение концентрации плазмы достаточно однородно. Влияние зоны поворота особенно заметно при расстоянии 8 см от поверхности мишени. Увеличение рабочего давления с 0,15 до 0,55 Па не приводило к заметному изменению концентрации плазмы и характера ее распределения по оси системы. Распределение концентрации плазмы на разных расстояниях от мишени приведено на рис.2.1. Концентрация плазмы при пиковом токе разряда 800 А превышала значения