Нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах

Характерной особенностью дугового разряда в вакууме является наличие в плазменном потоке макрочастиц – капель материала катода. Удаление капельной фазы с помощью сепарации существенным образом снижает скорость нанесения покрытий, и эффективность метода оказывается низкой. В настоящей работе изучаетс...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Бизюков, А.А., Ромащенко, Е.В., Середа, К.Н., Чибисов, А.Д.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2010
Schlagworte:	Плазменно-пучковый разряд, газовый разряд и плазмохимия
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17328
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах / А.А. Бизюков, Е.В. Ромащенко, К.Н. Середа, А.Д. Чибисов // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 4. — С. 189-192. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-17328
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-173282025-02-09T14:35:29Z Нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах Нагрівання й випаровування металевих макрочастинок у пучково-плазмових системах Heating and evaporation of metal macroparticles in beam-plasma systems Бизюков, А.А. Ромащенко, Е.В. Середа, К.Н. Чибисов, А.Д. Плазменно-пучковый разряд, газовый разряд и плазмохимия Характерной особенностью дугового разряда в вакууме является наличие в плазменном потоке макрочастиц – капель материала катода. Удаление капельной фазы с помощью сепарации существенным образом снижает скорость нанесения покрытий, и эффективность метода оказывается низкой. В настоящей работе изучается энергетический баланс макрочастиц, находящихся в плазме катодного факела вакуумной дуги, в которую вводится электронный пучок. Рассматриваются процессы энергообмена макрочастиц с частицами плазмы и электронами пучка, а также возможность их испарения под воздействием потоков заряженных частиц в пространстве массопереноса. Характерною рисою дугового розряду у вакуумі є наявність у плазмовому потоці макрочастинок – крапель матеріалу катода. Видалення краплинної фази за допомогою сепарації істотно знижує швидкість нанесення покриттів, і ефективність методу виявляється низькою. У роботі вивчається енергетичний баланс макрочастинок, що перебувають у плазмі катодного факелу вакуумної дуги, у яку вводиться електронний пучок. Розглядаються процеси енергообміну макрочастинок із частинками плазми й електронами пучка, а також можливість їхнього випару під впливом потоків заряджених частинок у просторі масопереносу. The typical feature of an arc discharge in vacuum is presence in a plasma stream of macroparticles – a drops of a cathode material. Removal of the dropwise phase by means of a separation essentially reduces a velocity of coating deposition, and efficiency of a method appears low. In the present work the energy balance of the macroparticles which are in plasma of a cathode flow of a vacuum arc into which the electron beam is inducted is studied. Processes of a power interchange of macroparticles with particles of plasma and electrons of beam, and also a possibility of their evaporation under the influence of streams of charged particles in space of mass-transfer are observed. 2010 Article Нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах / А.А. Бизюков, Е.В. Ромащенко, К.Н. Середа, А.Д. Чибисов // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 4. — С. 189-192. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17328 533.9 ru application/pdf Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Плазменно-пучковый разряд, газовый разряд и плазмохимия Плазменно-пучковый разряд, газовый разряд и плазмохимия
spellingShingle	Плазменно-пучковый разряд, газовый разряд и плазмохимия Плазменно-пучковый разряд, газовый разряд и плазмохимия Бизюков, А.А. Ромащенко, Е.В. Середа, К.Н. Чибисов, А.Д. Нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах
description	Характерной особенностью дугового разряда в вакууме является наличие в плазменном потоке макрочастиц – капель материала катода. Удаление капельной фазы с помощью сепарации существенным образом снижает скорость нанесения покрытий, и эффективность метода оказывается низкой. В настоящей работе изучается энергетический баланс макрочастиц, находящихся в плазме катодного факела вакуумной дуги, в которую вводится электронный пучок. Рассматриваются процессы энергообмена макрочастиц с частицами плазмы и электронами пучка, а также возможность их испарения под воздействием потоков заряженных частиц в пространстве массопереноса.
format	Article
author	Бизюков, А.А. Ромащенко, Е.В. Середа, К.Н. Чибисов, А.Д.
author_facet	Бизюков, А.А. Ромащенко, Е.В. Середа, К.Н. Чибисов, А.Д.
author_sort	Бизюков, А.А.
title	Нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах
title_short	Нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах
title_full	Нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах
title_fullStr	Нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах
title_full_unstemmed	Нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах
title_sort	нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Плазменно-пучковый разряд, газовый разряд и плазмохимия
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17328
citation_txt	Нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах / А.А. Бизюков, Е.В. Ромащенко, К.Н. Середа, А.Д. Чибисов // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 4. — С. 189-192. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT bizûkovaa nagreviispareniemetalličeskihmakročasticvpučkovoplazmennyhsistemah AT romaŝenkoev nagreviispareniemetalličeskihmakročasticvpučkovoplazmennyhsistemah AT seredakn nagreviispareniemetalličeskihmakročasticvpučkovoplazmennyhsistemah AT čibisovad nagreviispareniemetalličeskihmakročasticvpučkovoplazmennyhsistemah AT bizûkovaa nagrívannâjviparovuvannâmetalevihmakročastinokupučkovoplazmovihsistemah AT romaŝenkoev nagrívannâjviparovuvannâmetalevihmakročastinokupučkovoplazmovihsistemah AT seredakn nagrívannâjviparovuvannâmetalevihmakročastinokupučkovoplazmovihsistemah AT čibisovad nagrívannâjviparovuvannâmetalevihmakročastinokupučkovoplazmovihsistemah AT bizûkovaa heatingandevaporationofmetalmacroparticlesinbeamplasmasystems AT romaŝenkoev heatingandevaporationofmetalmacroparticlesinbeamplasmasystems AT seredakn heatingandevaporationofmetalmacroparticlesinbeamplasmasystems AT čibisovad heatingandevaporationofmetalmacroparticlesinbeamplasmasystems
first_indexed	2025-11-26T21:40:53Z
last_indexed	2025-11-26T21:40:53Z
_version_	1849890708125646848
fulltext	УДК 533.9 НАГРЕВ И ИСПАРЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАКРОЧАСТИЦ В ПУЧКОВО-ПЛАЗМЕННЫХ СИСТЕМАХ А.А. Бизюков, Е.В. Ромащенко, К.Н. Середа, А.Д. Чибисов Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Харьков, Украина; Восточноукраинский национальный университет им. В. Даля, Луганск, Украина Характерной особенностью дугового разряда в вакууме является наличие в плазменном потоке макро- частиц – капель материала катода. Удаление капельной фазы с помощью сепарации существенным образом снижает скорость нанесения покрытий, и эффективность метода оказывается низкой. В настоящей работе изучается энергетический баланс макрочастиц, находящихся в плазме катодного факела вакуумной дуги, в которую вводится электронный пучок. Рассматриваются процессы энергообмена макрочастиц с частицами плазмы и электронами пучка, а также возможность их испарения под воздействием потоков заряженных частиц в пространстве массопереноса. ВВЕДЕНИЕ “Пылевая плазма” в настоящее время является одним из наиболее интенсивно развивающихся на- правлений современной физики плазмы. В частности, в технологии упрочнения инструментов и в машино- строении широко применяются защитные покрытия, получаемые конденсацией вещества из плазменного потока, генерируемого дугой низкого давления, в условиях ионной бомбардировки конденсата. Харак- терной особенностью дугового разряда в вакууме является наличие на катодной поверхности быстро перемещающихся катодных пятен. Эрозия поверхно- сти катода вакуумной дуги под воздействием катод- ного пятна обуславливает генерацию потоков ионов, нейтрального пара и макрочастиц – капель (иногда – твердых осколков) материала катода. Вклад капель- ной фазы в полный массоперенос материала катода может достигать 90%. Макрочастицы имеют размеры 1…100 мкм, однако встречаются более крупные и более мелкие частицы. Скорость движения капель составляет 102…104 см/с [1]. Количество макрочас- тиц зависит от материала катода, тока дугового раз- ряда, теплового режима и геометрии катода [2]. На- личие макрочастиц материала катода в плазме ваку- умной дуги ограничивает применимость данного метода в таких областях, как оптика, микроэлектро- ника, точная механика, медицина, поскольку такие характеристики, как адгезия покрытия с поверхно- стью, пористость, шероховатость поверхности по- крытия оказываются неудовлетворительными для решения целого спектра технологических задач. Наиболее распространенный способ уменьшения концентрации капель в плазменном потоке вакуум- ной дуги основан на разделении траекторий капель- ной и ионной фаз. К настоящему времени разрабо- тано большое количество различных фильтров и сепараторов, эффективно удаляющих капельную фазу из плазменного потока [3]. Однако удаление основной составляющей массопереноса из плазмен- ного потока вакуумной дуги существенным образом снижает скорость нанесения покрытий, и эффектив- ность метода оказывается сравнимой с другими ме- тодами осаждения покрытий, такими как метод маг- нетронного нанесения покрытий и метод нанесения ионно-лучевым распылением. В настоящей работе изучается энергетический баланс макрочастицы, находящейся в пучково- плазменной системе и испытывающей энергообмен с частицами плазмы и электронами пучка, а также рассматривается принципиальная возможность уменьшения количества капель в плазменном пото- ке вакуумной дуги в результате их испарения под действием потоков заряженных частиц в простран- стве массопереноса. СТАЦИОНАРНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА МАКРОЧАСТИЦЫ В ПУЧКОВО-ПЛАЗМЕННОЙ СИСТЕМЕ Макрочастица, находящаяся в пучково-плазменной системе, под воздействием различных процессов заря- жается до некоторого потенциала sϕ , величина кото- рого определяется из условия равенства суммы всех токов на ее поверхности. Процессы взаимодействия сферической метал- лической макрочастицы с частицами плазмы и с направленным потоком заряженных частиц доста- точно хорошо изучены [4], и токи ионов и электро- нов плазмы на поверхность металлической макро- частицы имеют вид: 28 10 e sI a n vi Ti Ti φ π ⎛ ⎞ ⎜ ⎟= − ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ , 28 exp0 e sI a n ve Te Te φ π ⎛ ⎞ ⎜ ⎟= ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ , где a – радиус макрочастицы; n0 – плотность плаз- мы; Te и Ti – температуры электронов и ионов соот- ветственно; kTevTe me = и kTivTi mi = – тепловые скорости электронов и ионов; mi и me – массы ионов и электронов. Ток электронов пучка на поверхность макрочас- тицы определяется выражением: ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ −= b s ebbb e vnaI ε ϕ π 12 , где nb – плотность электронов пучка; e b eb m k v ε2 = – скорость электронов пучка; e – заряд электрона; bε – ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2010. № 4. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (7), с.189-192. 189 энергия электронов пучка. Ток вторичных електро- нов может быть вычислен по формуле: ( )sbebes eII ϕεδ −= , где eδ – коэффициент вторичной электрон- электронной эмиссии материала макрочастицы. В настоящей работе рассматриваются макрочас- тицы, разогретые до высокой температуры , T boilmelt TTT ≤≤ , где meltT и boilT – температуры плав- ления и кипения материала макрочастицы соответст- венно. В данных условиях эффект термоэлектронной эмиссии оказывает существенное влияние на величи- ну потенциала макрочастицы. Ток термоэлектронной эмиссии с учетом эфекта Шоттки может быть вычислен по формуле: thI 190 ( ) [ ]T T TT )( 143 14322 )sin( 2 F th e F FaI −− − − = ϕ π . Здесь плотность тока записана в единицах А/см3 9 7 142,37 10em e − = ⋅h 2, поле F в единицах В/см, температура 2 5 4 95,15 10m e − = ⋅h T и работа вы- хода ϕ в единицах эВ [5]. 4 2 27,1me − =h С учетом основных механизмов зарядки макро- частицы уравнение баланса токов на её поверхности принимает вид: ( )( ) 01 =+−−++ thsbebei IeIII ϕεδ . (1) В зависимости от соотношения токов, приходя- щих и уходящих с поверхности макрочастицы, и величины энергии электронов пучка ее установив- шийся электрический потенциал может быть как отрицательным, так и положительным. НАГРЕВ И ИСПАРЕНИЕ МАКРОЧАСТИЦ В ПЛАЗМЕ Макрочастицы, испытывая столкновения с элек- тронами и ионами плазмы, а также с нейтральной компонентой, обмениваются с ними энергией, что может приводить к нагреву или охлаждению макро- частиц в плазме [6]. Введение в систему электрон- ного пучка существенным образом изменяет харак- тер процессов энергообмена макрочастицы с компо- нентами плазмы и электронами пучка и может при- водить к более интенсивному нагреву, либо даже к частичному или полному испарению макрочастиц. В случае отсутствия электронного пучка можно выделить несколько процессов энергообмена между макрочастицей и окружающей плазмой, приводя- щих к изменению температуры макрочастицы. На- грев макрочастицы обуславливается получением ею энергии от электронов плазмы, достигающих ее по- верхности, и от ионов плазмы, ускоряющихся в электрическом поле макрочастицы, а также вследст- вие энергии рекомбинации ионов плазмы на по- верхности макрочастицы. Вместе с нагревом макро- частицы происходит ее охлаждение в результате теплового излучения и в результате испарения ато- мов материала макрочастицы с ее поверхности. При введении электронного пучка в такую систему по- является еще один процесс обмена энергией, свя- занный с взаимодействием электронов пучка и мак- рочастицы. Равновесная температура , до которой может нагреться макрочастица, определяется из уравнения баланса энергий на ее поверхности: eqT ( ) 0=−++ eq radb e pl e pl i TPPPP . (2) Тогда зависимость температуры макрочастицы от времени описывается уравнением: ( )TPPPP dt dTmc radb e pl e pl i −++= , (3) где c – удельная теплоемкость материала макрочас- тицы, )( recs pl ipl i e e I P εϕ += , )( se pl epl e eT e IP ϕ−= , ( sb b eb e e e IP ϕε −= ) – мощности, передаваемые макро- частице при ее взаимодействии с ионами, электрона- ми плазмы и электронами пучка соответственно; 4radP Tασ= – мощность теплового излучения макро- частицы; α – коэффициент интегральной излучающей способности материала (степень черноты); σ – посто- янная Стефана-Больцмана; recε – энергия рекомбина- ции ионов плазмы на поверхности макрочастицы. При расчетах предполагалось, что начальная тем- пература макрочастицы соответствует температуре плавления материала , и макрочастица может нагреться до температуры кипения материала . meltT boilT 0 2000 4000 6000 8000 10000 0 500 1000 1500 2000 2500 P, В т /с м2 1 2 3 εb, эВ Рис.1. Стационарная суммарная мощность, отнесенная к единице площади поверхности макрочастицы, передаваемая макрочастице в системе плазма-пучок в зависимости от энергии электронного пучка для различных материалов (n0 = 109см-3, nb = 109см-3, а =10-3 см); 1 – материал макрочастицы – Cu; 2– материал макрочастицы – Ti; 3 – материал макрочастицы – Mo Стационарная суммарная мощность, отнесенная к единице площади поверхности макрочастицы, пере- даваемая макрочастице в системе плазма-пучок в зависимости от энергии электронного пучка для раз- личных материалов, приведена на Рис.1. Из рисунка видно, что при энергиях пучка ниже некоторой поро- говой для каждого материала суммарная мощность на поверхности макрочастицы равна нулю, что соответ- ствует установлению равновесной температуры boileq TT < . В таком режиме вся передаваемая макро- частице энергия излучается с её поверхности. С уве- личением энергии пучка увеличивается и равновес- ная температура, до которой может разогреться мак- рочастица. При достижении температуры кипения рост температуры прекращается и вся энергия пучка вкладывается в процесс испарения. Равновесная температура Тeq, до которой может нагреться макрочастица в системе плазма-пучок в зависимости от энергии электронов пучка для раз- личных материалов, полученная при решении урав- нений (2), представлена на Рис.2. 0 2000 4000 6000 8000 10000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 T e q, o K εb, эВ 1 2 3 Рис.2. Зависимость равновесной температуры Тeq макрочастиц в системе плазма-пучок от энергии электронов пучка bε для различных материалов ( , , ); 1 – материал макрочастицы – Cu; 2 – материал макрочастицы – Ti; 3 – материал макрочастицы – Mo 39 0 10 −= смn 3910 −= смnb смa 310−= Расчеты равновесной температуры проводились для энергий электронного пучка 1bε > кэВ, по- скольку процесс кипения рассматриваемых мате- риалов происходит именно при таких энергиях элек- тронов пучка [4]. Из уравнения (2) следует, что время нагрева мак- рочастицы warmτ в плазме с пучком, начиная от тем- пературы плавления до температуры кипения meltT boilT , определяется выражением: . ( ) boil melt T warm pl pl b rad i e eT dTmc P P P P T τ = + + −∫ (4) 0,000 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 6 5 T, o K t, ñ 1 2 3 4 Рис.3. Временная зависимость температуры макрочастиц в пучково-плазменной системе (n0 = 109см-3, nb = 109см-3, êýÂb 5≈ε ); 1 – Cu, a=10-3см; 2 – Cu, a=10-4см; 3 – Ti, a=10-3см; 4 – Ti, a=10-4см; 5 – Mo, a=10-3см; 6 – Mo, a=10-4см Численные расчеты зависимости температуры макрочастиц от времени для различных материалов и двух начальных радиусов макрочастиц показаны на Рис.3. Из рисунка видно, что скорость нагрева макро- частиц в значительной мере определяется не только параметрами плазмы и электронного пучка, но и теплофизическими параметрами материала макро- частиц и их размером. Характерные времена нагрева макрочастиц с на- чальными размерами а = 10-4…10-3 см до температу- ры кипения составляют warmτ = 10-4…10-3с. При достижении температуры кипения процесс дальнейшего повышения температуры макрочасти- цы останавливается. Энергия, передаваемая макро- частице от системы плазма-пучок, в дальнейшем расходуется на процесс испарения материала мак- рочастицы. При этом изменение радиуса макрочас- тицы определяется уравнением: radem e b e pl i PPPP dt drLr −−+=24πρ , (5) где ρ – плотность материала макрочастицы; L– удельная теплота парообразования; – мощность, отбираемая от макрочастицы за счет вторичной и автоэлектронной эмиссий. em eP Тогда время полного испарения макрочастицы радиуса a определяется выражением: ∫ −−+ = 0 2 4 a radem e b e pl i evpr PPPP drrLπρτ . (6) На Рис. 4 показана зависимость времени полного испарения макрочастиц с начальным радиусом a=10-3см от энергии вводимого электронного пучка для трех материалов. 2000 4000 6000 8000 10000 0,01 0,1 1 10 3 2 t, c εb, ýÂ 1 Рис.4. Зависимость времени полного испарения макрочастиц с начальным радиусом a=10-3см от энергии вводимого электронного пучка (n0 = 109см-3, nb = 109см-3); 1 – Cu; 2 – Ti; 3 – Mo Из рисунка видно, что время полного испарения макрочастиц уменьшается с увеличением энергии электронного пучка. Однако в диапазоне больших энергий электронного пучка, bε > 10 кэВ, уменьше- ние времени полного испарения с увеличением bε становится незначительным. Таким образом, приме- нение высокоэнергетичных электронных пучков для испарения макрочастиц может оказаться нецелесо- образным. Уравнение (5) позволяет получить зависимость изменения радиуса макрочастицы от времени ее нахождения под воздействием потоков частиц пучка и плазмы. 191 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 5 314 r, ñì t, с 2 190 Рис.5. Зависимость изменения радиуса макрочас- тицы от времени ее нахождения под воздействием потоков частиц пучка и плазмы для трех материа- лов и двух значений энергии электронного пучка (n0 = 109см-3, nb = 109см-3 a=10-3см). 1 – Cu, εb=5 кэВ; 2 – Cu, εb=8 кэВ; 3 – Ti, εb=5 кэВ; 4 – Ti, εb=8 кэВ; 5 – Mo, εb=8 кэВ На Рис.5 приведено изменение радиуса макрочас- тиц со временем в зависимости от параметров пучко- во-плазменной системы. Так как молибденовые мак- рочастицы могут нагреться до температуры кипения при энергиях электронного пучка εb>5 кэВ (см. Рис.3, кривые 5, 6), то расчеты проведены для значений энергии электронного пучка εb=5 кэВ и εb=8 кэВ. Начальный радиус макрочастиц принимался равным a=10-3см. Из Рис.5 видна динамика изменения размера макрочастиц в пучково-плазменной системе. На- пример, при энергиях электронного пучка в не- сколько килоэлектронвольт время испарения капель с наиболее характерными размерами для плазменно- го потока дуги низкого давления составляет десятые или даже сотые доли секунды. Учитывая скорость движения капель 10-2…10-4 см/c [1], можно надеять- ся, что инжекция электронного пучка в плазменный поток дуги низкого давления обеспечит испарение капельной фазы на длине пролета порядка несколь- ких десятков сантиметров, что составляет обычные расстояния пролета катодного пара в установках вакуумно-дугового нанесения покрытий. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате инжекции электронного пучка в пы- левую плазму происходит существенное увеличение равновесной температуры, до которой может разо- греться макрочастица. Расчеты времени нагрева до температуры кипения и времени испарения макро- частиц с наиболее характерными размерами для плазменного потока дуги низкого давления показы- вают, что применение инжекции электронных пучков в вакуумно-дуговых технологических системах нане- сения покрытий может обеспечить испарение ка- пельной фазы на длине пролета порядка нескольких десятков сантиметров и существенно улучшить свой- ства получаемых покрытий. ЛИТЕРАТУРA 1. Г.В. Самсонов. Нитриды. Киев: «Наукова дум- ка», 1969, с.69. 2. В.И. Раховский. Физические основы коммутации электрического тока в вакууме. М.: «Наука», 1970, с.82. 3. I.I. Aksenov. Magnetically filtered vacuum-arc plasma deposition systems // Problems of Atomic Science and Technology. Series «Plasma Physics». 2002, №5, p.139-141. 4. А.А. Бизюков, Е.В. Ромащенко, К.Н. Середа, А.Д. Чибисов. Электрический потенциал макро- частицы в пучково-плазменных системах // Фи- зика плазмы. 2009, т.35, №6, c.547-550. 5. E.L. Murphy, R.H. Good. Thermionic Emission, Field Emission, and the Transition Region // Physi- cal Review. 1956, v.102, №6, p.1464-1473. 6. R.L. Boxman, S. Goldsmith. Macroparticle con- tamination in cathodic arc coatings: generation, transport and control // Surf. Coats. Technol. 1992, v.52, p.39-50. Статья поступила в редакцию 31.05.2010 г. HEATING AND EVAPORATION OF METAL MACROPARTICLES IN BEAM-PLASMA SYSTEMS A.A. Bizyukov, E.V. Romaschenko, K.N. Sereda, A.D. Chibisov The typical feature of an arc discharge in vacuum is presence in a plasma stream of macroparticles – a drops of a cathode material. Removal of the dropwise phase by means of a separation essentially reduces a velocity of coating deposition, and efficiency of a method appears low. In the present work the energy balance of the macroparticles which are in plasma of a cathode flow of a vacuum arc into which the electron beam is inducted is studied. Proc- esses of a power interchange of macroparticles with particles of plasma and electrons of beam, and also a possibility of their evaporation under the influence of streams of charged particles in space of mass-transfer are observed. НАГРІВАННЯ Й ВИПАРОВУВАННЯ МЕТАЛЕВИХ МАКРОЧАСТИНОК У ПУЧКОВО-ПЛАЗМОВИХ СИСТЕМАХ О.А. Бізюков, О.В. Ромащенко, К.М. Середа, О.Д. Чібісов Характерною рисою дугового розряду у вакуумі є наявність у плазмовому потоці макрочастинок – кра- пель матеріалу катода. Видалення краплинної фази за допомогою сепарації істотно знижує швидкість нане- сення покриттів, і ефективність методу виявляється низькою. У роботі вивчається енергетичний баланс мак- рочастинок, що перебувають у плазмі катодного факелу вакуумної дуги, у яку вводиться електронний пу- чок. Розглядаються процеси енергообміну макрочастинок із частинками плазми й електронами пучка, а та- кож можливість їхнього випару під впливом потоків заряджених частинок у просторі масопереносу. 192 ВВЕДЕНИЕ СТАЦИОНАРНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА МАКРОЧАСТИЦЫ В ПУЧКОВО-ПЛАЗМЕННОЙ СИСТЕМЕ НАГРЕВ И ИСПАРЕНИЕ МАКРОЧАСТИЦ В ПЛАЗМЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРA HEATING AND EVAPORATION OF METAL MACROPARTICLES IN BEAM-PLASMA SYSTEMS НАГРІВАННЯ Й ВИПАРОВУВАННЯ МЕТАЛЕВИХ МАКРОЧАСТИНОК У ПУЧКОВО-ПЛАЗМОВИХ СИСТЕМАХ

Нагрев и испарение металлических макрочастиц в пучково-плазменных системах

Institution

Ähnliche Einträge