Моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда с использованием компьютерного анализа изображений
Предложена методика определения геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда, основанная на компьютерном анализе фотографий разрядного промежутка. Проанализированы электронно-оптические свойства разрядного промежутка и оценены фокальные параметры...
Saved in:
| Published in: | Электронное моделирование |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
2012
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61808 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда с использованием компьютерного анализа изображений / И.В. Мельник, С.Б. Тугай // Электронное моделирование. — 2012 — Т. 34, № 1. — С. 15-28. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859610409831497728 |
|---|---|
| author | Мельник, И.В. Тугай, С.Б. |
| author_facet | Мельник, И.В. Тугай, С.Б. |
| citation_txt | Моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда с использованием компьютерного анализа изображений / И.В. Мельник, С.Б. Тугай // Электронное моделирование. — 2012 — Т. 34, № 1. — С. 15-28. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Электронное моделирование |
| description | Предложена методика определения геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда, основанная на компьютерном анализе фотографий разрядного промежутка. Проанализированы электронно-оптические свойства разрядного промежутка и оценены фокальные параметры формируемого электронного пучка. Установлена перспективность разработки мощных импульсных источников электронов на основе высоковольтного тлеющего разряда и их внедрения в современные электронно-лучевые технологии.
Запропоновано методику визначення геометрії межі анодної плазми у тріодних електродних системах високовольтного тліючого розряду, базовану на комп’ютерному аналізі фотографій розрядного проміжку. Проаналізовано електронно-оптичні властивості розрядного проміжку та оцінено фокальні параметри електронного пучка, який формується. Встановлено перспективність розробки потужних імпульсних джерел електронів на базі високовольтного тліючого розряду та їхнього впровадження у сучасні електронно-променеві технології.
A method for defining the anode plasma boundary geometry in high-voltage glow discharge triode electrode systems, based on computer analysis of the discharge gap photograph, is considered in the article. Electron-optical properties of the discharge gap are analysed and focal parameters of the formed electron beam are also estimated. The above investigations confirm the prospects of elaboration of powerful pulse electron sources based on high-voltage glow discharge. Such sources can be widely used in the modern electron beam technologies.
|
| first_indexed | 2025-11-28T11:50:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
ÓÄÊ 621.325:537.525
È. Â. Ìåëüíèê, ä-ð. òåõí. íàóê, Ñ. Á. Òóãàé, àñïèðàíò
Íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò Óêðàèíû
«Êèåâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èí-ò»,
(Óêðàèíà, 03056, Êèåâ, ïð. Ïîáåäû, 37, êîðï. 12,
òåë. (044) 406-82-92, 454-95-05, e-mail: imelnik@edd.ntu-kpi.kiev.ua)
Ìîäåëèðîâàíèå ãåîìåòðèè ãðàíèöû
àíîäíîé ïëàçìû â òðèîäíûõ ýëåêòðîäíûõ ñèñòåìàõ
âûñîêîâîëüòíîãî òëåþùåãî ðàçðÿäà ñ èñïîëüçîâàíèåì
êîìïüþòåðíîãî àíàëèçà èçîáðàæåíèé
Ïðåäëîæåíà ìåòîäèêà îïðåäåëåíèÿ ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû â òðèîäíûõ
ýëåêòðîäíûõ ñèñòåìàõ âûñîêîâîëüòíîãî òëåþùåãî ðàçðÿäà, îñíîâàííàÿ íà êîìïüþòåðíîì
àíàëèçå ôîòîãðàôèé ðàçðÿäíîãî ïðîìåæóòêà. Ïðîàíàëèçèðîâàíû ýëåêòðîííî-îïòè÷åñêèå
ñâîéñòâà ðàçðÿäíîãî ïðîìåæóòêà è îöåíåíû ôîêàëüíûå ïàðàìåòðû ôîðìèðóåìîãî ýëåêò-
ðîííîãî ïó÷êà. Óñòàíîâëåíà ïåðñïåêòèâíîñòü ðàçðàáîòêè ìîùíûõ èìïóëüñíûõ èñòî÷íèêîâ
ýëåêòðîíîâ íà îñíîâå âûñîêîâîëüòíîãî òëåþùåãî ðàçðÿäà è èõ âíåäðåíèÿ â ñîâðåìåííûå
ýëåêòðîííî-ëó÷åâûå òåõíîëîãèè.
Çàïðîïîíîâàíî ìåòîäèêó âèçíà÷åííÿ ãåîìåò𳿠ìåæ³ àíîäíî¿ ïëàçìè ó òð³îäíèõ åëåêòðîäíèõ
ñèñòåìàõ âèñîêîâîëüòíîãî òë³þ÷îãî ðîçðÿäó, áàçîâàíó íà êîìï’þòåðíîìó àíàë³ç³ ôîòîãðàô³é
ðîçðÿäíîãî ïðîì³æêó. Ïðîàíàë³çîâàíî åëåêòðîííî-îïòè÷í³ âëàñòèâîñò³ ðîçðÿäíîãî ïðîì³æêó
òà îö³íåíî ôîêàëüí³ ïàðàìåòðè åëåêòðîííîãî ïó÷êà, ÿêèé ôîðìóºòüñÿ. Âñòàíîâëåíî ïåðñïåê-
òèâí³ñòü ðîçðîáêè ïîòóæíèõ ³ìïóëüñíèõ äæåðåë åëåêòðîí³â íà áàç³ âèñîêîâîëüòíîãî òë³þ÷îãî
ðîçðÿäó òà ¿õíüîãî âïðîâàäæåííÿ ó ñó÷àñí³ åëåêòðîííî-ïðîìåíåâ³ òåõíîëî㳿.
Ê ë þ ÷ å â û å ñ ë î â à : ýëåêòðîííî-ëó÷åâûå òåõíîëîãèè, ýëåêòðîííàÿ îïòèêà, èñòî÷íèêè
ýëåêòðîíîâ âûñîêîâîëüòíîãî òëåþùåãî ðàçðÿäà, àíîäíàÿ ïëàçìà, êîìïüþòåðíûé àíàëèç
èçîáðàæåíèé, àïïðîêñèìàöèÿ, ðàñïîçíàâàíèå îáðàçîâ.
Èñòî÷íèêè ýëåêòðîíîâ âûñîêîâîëüòíîãî òëåþùåãî ðàçðÿäà (ÂÒÐ) øèðîêî
ïðèìåíÿþòñÿ â ïðîìûøëåííîñòè ïðè âûïîëíåíèè òåõíîëîãè÷åñêèõ îïå-
ðàöèé ñâàðêè, ïàéêè, íàíåñåíèè êåðàìè÷åñêèõ ïîêðûòèé, à òàêæå äëÿ
î÷èñòêè òóãîïëàâêèõ ìàòåðèàëîâ ïðè âàêóóìíîé ïëàâêå [1—3]. Ýòî îáóñ-
ëîâëåíî ñëåäóþùèìè íåñîìíåííûìè ïðåèìóùåñòâàìè òåõíîëîãè÷åñêèõ
èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîíîâ ÂÒÐ íàä òðàäèöèîííûìè ýëåêòðîííûìè ïóøêàìè
ñ íàêàëèâàåìûìè êàòîäàìè:
âîçìîæíîñòü ðàáîòû â íèçêîì è ñðåäíåì âàêóóìå, ÷òî â çíà÷èòåëüíîé
ñòåïåíè óïðîùàåò ýëåêòðîííî-ëó÷åâîå òåõíîëîãè÷åñêîå îáîðóäîâàíèå è
óìåíüøàåò åãî ñòîèìîñòü;
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2012. Ò. 34. ¹ 1 15
âîçìîæíîñòü ðàáîòû ñ ðàçëè÷íûìè òåõíîëîãè÷åñêèìè ãàçàìè, âêëþ-
÷àÿ àêòèâíûå, ÷òî ðàñøèðÿåò äèàïàçîí âûïîëíÿåìûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ
îïåðàöèé;
ïðîñòîòà óïðàâëåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè ôîðìèðóåìîãî ýëåêò-
ðîííîãî ïó÷êà ïîñðåäñòâîì èçìåíåíèÿ ðàáî÷åãî äàâëåíèÿ â êàìåðå ïóøêè.
Îñíîâíûì íåäîñòàòêîì èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîíîâ ÂÒÐ ÿâëÿåòñÿ ìàëàÿ
ïëîòíîñòü òîêà ñ ïîâåðõíîñòè îõëàæäàåìîãî êàòîäà, â ñòàöèîíàðíîì ðå-
æèìå íå ïðåâûøàþùàÿ 0,1 À/ñì2 [1]. Îãðàíè÷åíèÿ ïî òîêó ïó÷êà ÿâëÿþòñÿ
ñóùåñòâåííûìè ïðè ðåàëèçàöèè ìíîãèõ ñîâðåìåííûõ ýëåêòðîííî-ëó÷åâûõ
òåõíîëîãèé, îñîáåííî ïðè ïëàâêå è èñïàðåíèè òóãîïëàâêèõ ìåòàëëîâ è
êåðàìè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ [2]. Îáû÷íî òðåáóåìûé òîê ýëåêòðîííîãî ïó÷êà
â ýëåêòðîäíûõ ñèñòåìàõ ÂÒÐ äîñòèãàåòñÿ ïîñðåäñòâîì óâåëè÷åíèÿ ýìèñ-
ñèîííîé ïîâåðõíîñòè êàòîäà, îäíàêî ïðè ýòîì óãîë ñõîäèìîñòè ïó÷êà, äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ åãî ýôôåêòèâíîé òðàíñïîðòèðîâêè â çîíó îáðàáîòêè èçäåëèÿ,
íå äîëæåí ïðåâûøàòü 45 � [4].
 íåêîòîðûõ ðàáîòàõ ïî èññëåäîâàíèþ ôèçèêè ýëåêòðîííî-ëó÷åâîãî
íàãðåâà ðàññìàòðèâàåòñÿ ïåðñïåêòèâíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ â ñîâðåìåííûõ
ýëåêòðîííî-ëó÷åâûõ òåõíîëîãèÿõ èìïóëüñíûõ èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîíîâ, êî-
òîðûå ìîãóò îáåñïå÷èâàòü áîëüøóþ ïëîòíîñòü òîêà â èìïóëüñå, ÷åì èñòî÷-
íèêè, ðàáîòàþùèå â ñòàöèîíàðíîì ðåæèìå [5].  ÷àñòíîñòè, ïëîòíîñòü òîêà
èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîíîâ ÂÒÐ â èìïóëüñíîì ðåæèìå ìîæåò äîñòèãàòü 1 —
10 À/ñì2 [1]. Ðàçðàáîòêà è âíåäðåíèå â ïðîìûøëåííîñòü èìïóëüñíûõ èñ-
òî÷íèêîâ ýëåêòðîíîâ ÂÒÐ â çíà÷èòåëüíîé ìåðå ñïîñîáñòâîâàëà áû ðàçâè-
òèþ òåõíè÷åñêèõ ñðåäñòâ ñîâðåìåííûõ ýëåêòðîííî-ëó÷åâûõ òåõíîëîãèé.
Ïîñòàíîâêà çàäà÷è. Ñäåðæèâàíèå òåìïîâ ðàçâèòèÿ èíæåíåðíûõ èñ-
ñëåäîâàíèé â îáëàñòè ðàçðàáîòêè èìïóëüñíûõ ãàçîðàçðÿäíûõ èñòî÷íèêîâ
ýëåêòðîíîâ â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îáúÿñíÿåòñÿ îòñóòñòâèåì ýôôåêòèâ-
íûõ ìåòîäîâ è ñðåäñòâ èõ ìàòåìàòè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ. Ïðè ýòîì
íàèáîëåå ñëîæíûì ÿâëÿåòñÿ àíàëèç ñàìîñîãëàñîâàííîé ýëåêòðîííî-èîííîé
îïòèêè òðèîäíûõ ñèñòåì ÂÒÐ ñ óïðàâëÿþùèì ýëåêòðîäîì. Â öåëîì ïðî-
öåññ ìîäåëèðîâàíèÿ ýëåêòðîííî-îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ýëåêòðîäíûõ ñèñòåì
ÂÒÐ äîñòàòî÷íî õîðîøî èçó÷åí è îñíîâàí íà èñïîëüçîâàíèè ñëåäóþùåé
ìåòîäèêè [6]:
1. Îïðåäåëåíèå ïîëîæåíèÿ ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû è åå ïîòåíöèàëà.
2. Àíàëèç ðàñïðåäåëåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â ðàçðÿäíîì ïðîìåæóò-
êå (ÐÏ) ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäà èíòåãðàëüíûõ óðàâíåíèé.
3. Ðàñ÷åò ïëîòíîñòè òîêà èîíîâ ñ ïîâåðõíîñòè àíîäíîé ïëàçìû.
4. Ðàñ÷åò òðàåêòîðèé çàðÿæåííûõ ÷àñòèö.
5. Ðàñ÷åò ïðîñòðàíñòâåííîãî çàðÿäà.
È. Â. Ìåëüíèê, Ñ. Á. Òóãàé
16 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2012. V. 34. ¹ 1
6. Ó÷åò âçàèìîäåéñòâèÿ ÷àñòèö â ÐÏ è ýëåêòðîäíûõ ïðîöåññîâ.
7. Êîððåêöèÿ çíà÷åíèé ïîòåíöèàëà ñ ó÷åòîì ïðîñòðàíñòâåííîãî çàðÿäà.
8. Ðàñ÷åò òðàåêòîðèé ýëåêòðîíîâ ïó÷êà â îáëàñòè àíîäíîé ïëàçìû.
Îäíàêî ÷èñëåííûé ðàñ÷åò ïîëîæåíèÿ è ôîðìû ãðàíèöû àíîäíîé ïëàç-
ìû, êîòîðàÿ â ýëåêòðîäíûõ ñèñòåìàõ ÂÒÐ ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê èñòî÷íèê
èîíîâ è êàê ïðîçðà÷íûé äëÿ ýëåêòðîíîâ ýëåêòðîä, âñåãäà êðàéíå çàòðóäíè-
òåëåí, à äëÿ ñëîæíûõ êîíôèãóðàöèé ýëåêòðîäíûõ ñèñòåì, â òîì ÷èñëå äëÿ
òðèîäíûõ, òàêîé àíàëèç ÷àùå âñåãî íåâîçìîæåí [6].  ñâÿçè ñ ýòèì â ðàáîòå
[7] ïðåäëîæåíà òåîðåòèêî-ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ìåòîäèêà àíàëèçà ýëåêòðîííî-
îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ýëåêòðîäíûõ ñèñòåì ÂÒÐ.
 ñîîòâåòñòâèè ñ ýòîé ìåòîäèêîé ïîëîæåíèå è ôîðìà ãðàíèöû àíîäíîé
ïëàçìû îïðåäåëÿåòñÿ â ðåçóëüòàòå êîìïüþòåðíîãî àíàëèçà ôîòîãðàôèé ÐÏ,
âûïîëíåííûõ ñ èñïîëüçîâàíèåì ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ìàêåòà èñòî÷íèêà
ýëåêòðîíîâ. Ïîñëå ýòîãî ìîäåëèðîâàíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ ñòàíäàðòíûì ñïî-
ñîáîì, â ñîîòâåòñòâèè ñ ï. 2—8 îïèñàííîãî âûøå àëãîðèòìà. Òàêàÿ òåî-
ðåòèêî-ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ìåòîäèêà îêàçàëàñü äîñòàòî÷íî ýôôåêòèâíîé è
áûëà óñïåøíî èñïîëüçîâàíà äëÿ àíàëèçà ýëåêòðîííî-îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ
äèîäíûõ ýëåêòðîäíûõ ñèñòåì ÂÒÐ.
Ïðîàíàëèçèðóåì âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ðàçðàáîòàííûõ ïðîãðàìì-
íûõ ñðåäñòâ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ñ÷èòûâàíèÿ è êîìïüþòåðíîé îáðà-
áîòêè ôîòîãðàôèé ÐÏ [7—9], ïðè èññëåäîâàíèè òðèîäíûõ ýëåêòðîäíûõ
ñèñòåì ÂÒÐ ñ óïðàâëÿþùèì ýëåêòðîäîì, â òîì ÷èñëå èìïóëüñíûõ.
Êàðòà ÿðêîñòè ÐÏ è ìåòîäèêà îáðàáîòêè èçîáðàæåíèé. Êàðòà ÿð-
êîñòè ÐÏ òðèîäíûõ ñèñòåì ÂÒÐ âî ìíîãîì ñîîòâåòñòâóåò êàðòå ÿðêîñòè
äèîäíûõ ñèñòåì, ïîäðîáíî ïðîàíàëèçèðîâàííîé â ðàáîòå [7]. Îñíîâíûå
îñîáåííîñòè ýòîé êàðòû ÿðêîñòè ñëåäóþùèå.
Ñâåòëûå è òåìíûå îáëàñòè ÐÏ ðàçäåëåíû ãðàíèöåé àíîäíîé ïëàçìû â
ïðîäîëüíîì íàïðàâëåíèè è îáëàñòüþ ïðîõîæäåíèÿ ýëåêòðîííîãî ïó÷êà â
ïîïåðå÷íîì íàïðàâëåíèè. Ïîñêîëüêó ðàññìàòðèâàþòñÿ îñåñèììåòðè÷íûå
ýëåêòðîäíûå ñèñòåìû, îáû÷íî äîñòàòî÷íûì ÿâëÿåòñÿ àíàëèç òîëüêî íèæ-
íåé ÷àñòè ôîòîãðàôèè, à âåðõíþþ ÷àñòü ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ ïðîâåðêè
ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ. Íà êàðòå ÿðêîñòè [7] âûäåëåíî ïÿòü îáëàñòåé
(ðèñ. 1):
1. Îáëàñòè, çàòåíåííûå ýëåêòðîäàìè, èìåþùèå íóëåâóþ ÿðêîñòü.
2. Ïðèêàòîäíàÿ òåìíàÿ îáëàñòü, ÷åðåç êîòîðóþ íå ïðîõîäÿò ýëåêòðîíû
ïó÷êà (åé ñîîòâåòñòâóåò ïåðâûé óðîâåíü ÿðêîñòè).
3. Îáëàñòü àíîäíîé ïëàçìû, íå ïåðåñåêàåìàÿ ýëåêòðîííûì ïó÷êîì (åé
ñîîòâåòñòâóåò âòîðîé óðîâåíü ÿðêîñòè).
4. Ïðèêàòîäíàÿ òåìíàÿ îáëàñòü, ÷åðåç êîòîðóþ ïðîõîäÿò ýëåêòðîíû
ïó÷êà (åé ñîîòâåòñòâóåò òðåòèé óðîâåíü ÿðêîñòè).
Ìîäåëèðîâàíèå ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2012. Ò. 34. ¹ 1 17
5. Îáëàñòü àíîäíîé ïëàçìû, ïåðåñåêàåìàÿ ýëåêòðîííûì ïó÷êîì (åé
ñîîòâåòñòâóåò ÷åòâåðòûé, ìàêñèìàëüíûé, óðîâåíü ÿðêîñòè).
Êàê ñâèäåòåëüñòâóþò ðåçóëüòàòû ïðàêòè÷åñêîé ðàáîòû ñ èçîáðàæå-
íèÿìè ÐÏ, ðàçëè÷èå ÿðêîñòè ìåæäó òî÷êàìè âòîðîé è òðåòüåé îáëàñòåé
ìîæåò áûòü íåçíà÷èòåëüíûì, ÷òî êðàéíå óñëîæíÿåò ïîèñê ïîëîæåíèÿ
òî÷åê ïëàçìåííîé ãðàíèöû, äàæå ïðè óâåëè÷åíèè êîíòðàñòà èñõîäíîé ôî-
òîãðàôèè. Ïðè îáðàáîòêå ôîòîãðàôèé ÿðêîñòü òî÷åê ñ÷èòûâàëàñü âäîëü
ãîðèçîíòàëüíûõ ëèíèé, èäóùèõ îò êàòîäà ê àíîäó. Ýòî ïîçâîëèëî îñó-
ùåñòâëÿòü ÷òåíèå ÿðêîñòè âñåõ òî÷åê èç ñîñåäíèõ ÿ÷ååê ïàìÿòè ñ ïîñëåäî-
âàòåëüíûìè àäðåñàìè, àâòîìàòè÷åñêè óâåëè÷èâàÿ çíà÷åíèå àäðåñà íà åäè-
íèöó. Ïðè ýòîì òî÷êè, ñîîòâåòñòâóþùèå ïîëîæåíèþ ãðàíèöû àíîäíîé
ïëàçìû, îïðåäåëÿëèñü â ìåñòàõ óâåëè÷åíèÿ ñóììàðíîé ÿðêîñòè èçîáðàæå-
íèÿ, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïåðåõîäó ëèáî îò îáëàñòè 1 ê îáëàñòè 3, ëèáî îò
îáëàñòè 2 ê îáëàñòè 4. Ïðè îáðàáîòêå èçîáðàæåíèé ðåàëüíûå ðàçìåðû ÐÏ è
åãî ðàçìåðû íà ôîòîãðàôèè óñòàíàâëèâàëèñü â ñîîòâåòñòâèè ñ ïîëîæåíèåì
ýëåêòðîäîâ, èíîãäà äëÿ óïðîùåíèÿ àíàëèçà íà àíîäíîì ýëåêòðîäå ñòàâè-
ëèñü øòðèõîâûå èçìåðèòåëüíûå îòìåòêè. Ìåòîäèêà îïðåäåëåíèÿ ãåîìåò-
ðè÷åñêèõ ðàçìåðîâ íà ôîòîãðàôèÿõ ÐÏ ïîäðîáíî îïèñàíà â [7].
Îïðåäåëåííûå òðóäíîñòè îáðàáîòêè èçîáðàæåíèé ÐÏ ÂÒÐ ñâÿçàíû ñ
òåì, ÷òî êîíêðåòíûå òî÷êè èçìåíåíèÿ ÿðêîñòè, ñîîòâåòñòâóþùèå ïîëîæå-
íèþ ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû, íå âñåãäà ìîæíî ÷åòêî ðàñïîçíàòü íà
ôîòîãðàôèè, äàæå â ñëó÷àå óâåëè÷åíèÿ åå êîíòðàñòà. Êðîìå òîãî, óâåëè-
÷åíèå êîíòðàñòà ôîòîãðàôèè ìîæåò ïðèâåñòè ê èñêàæåíèþ ãåîìåòðè÷åñ-
êèõ ðàçìåðîâ òåìíûõ è ñâåòëûõ îáëàñòåé, ÷òî, â êîíå÷íîì èòîãå, âåäåò ê
È. Â. Ìåëüíèê, Ñ. Á. Òóãàé
18 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2012. V. 34. ¹ 1
0
1 2
3 4
0
I
IVVVI
II III
Ðèñ. 1. Êàðòà ÿðêîñòè ôîòîãðàôèé ÐÏ äëÿ àíàëèçèðóåìûõ òðèîäíûõ ýëåêòðîäíûõ ñèñòåì
ÂÒÐ: 0 — 4— îáëàñòè; ² — óäàëÿåìûå òåìíûå òî÷êè; ²² — ïðîâîëîêè ýëåêòðîäà âñïîìîãà-
òåëüíîãî ðàçðÿäà; ²²² — ëèíèÿ àíàëèçà ÿðêîñòè ïðè ñ÷èòûâàíèè òî÷åê ãðàíèöû àíîäíîé
ïëàçìû; IV — ãðàíèöà àíîäíîé ïëàçìû; V — ëèíèÿ àíàëèçà ÿðêîñòè ïðè óäàëåíèè òåìíûõ
òî÷åê; VI — ýëåêòðîííûé ïó÷îê
Ðèñ. 2. Ôîòîãðàôèÿ ÐÏ â òðèîäíîé ýëåêòðîäíîé ñèñòåìå ÂÒÐ: òîê ðàçðÿäà — 100 ìÀ;
íàïðÿæåíèå íà óïðàâëÿþùåì ýëåêòðîäå — 100 Â
âîçðàñòàíèþ ñèñòåìàòè÷åñêèõ îøèáîê ïðè îïðåäåëåíèè ãåîìåòðèè ãðàíè-
öû àíîäíîé ïëàçìû. Ïîýòîìó ñíà÷àëà îïðåäåëÿòñÿ îòðåçîê, ñîîòâåòñòâóþ-
ùèé îáëàñòè óâåëè÷åíèÿ ÿðêîñòè â çàäàííîì íàïðàâëåíèè, ïîñëå ÷åãî
ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ïîëîæåíèå èñêîìîé òî÷êè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû
ñîîòâåòñòâóåò ñåðåäèíå ýòîãî îòðåçêà [7].
Òàêîé àëãîðèòì â òåîðèè ðåãðåññèîííîãî àíàëèçà íàçûâàåòñÿ ìåòîäîì
ñêîëüçÿùåé ñðåäíåé.  ñëó÷àå, êîãäà íàéäåííàÿ îáëàñòü óâåëè÷åíèÿ ÿðêîñ-
òè îêàçûâàëàñü ñëèøêîì áîëüøîé äëÿ êîððåêòíîãî îïðåäåëåíèÿ èñêîìîé
òî÷êè, ïðîöåññ åå ïîèñêà ïîâòîðÿëñÿ íà ñîñåäíèõ ëèíèÿõ äëÿ äîñòèæåíèÿ
áîëåå êîððåêòíîãî ðåçóëüòàòà. Êðîìå òîãî, äëÿ ïðîâåðêè òî÷íîñòè èñïîëü-
çîâàëàñü íèæíÿÿ ÷àñòü ôîòîãðàôèè. Âñå ïðåäëîæåííûå àëãîðèòìû ðåàëè-
çîâàíû ñ èñïîëüçîâàíèåì ñðåäñòâ ïðîãðàììèðîâàíèÿ ñèñòåìû íàó÷íî-òåõ-
íè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ MatLab è ïîëíîñòüþ àâòîìàòèçèðîâàíû [10, 11].
 öåëîì îïèñàííàÿ ìåòîäèêà ðàñïîçíàâàíèÿ èçîáðàæåíèé ÐÏ ÂÒÐ
ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà è äëÿ àíàëèçà òðèîäíûõ ýëåêòðîäíûõ ñèñòåì, â
òîì ÷èñëå è äëÿ èìïóëüñíûõ. Äîñòàòî÷íî êîððåêòíîé äëÿ òðèîäíûõ ñèñ-
òåì ÿâëÿåòñÿ è êàðòà ÿðêîñòè, ïðèâåäåííàÿ â ðàáîòå [7]. Òåì íå ìåíåå,
ñóùåñòâóþò îïðåäåëåííûå îñîáåííîñòè ïðîâåäåíèÿ ýêñïåðèìåíòîâ ïî ôî-
òîãðàôèðîâàíèþ ðàçðÿäà, êîòîðûå íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè ïîñòðîåíèè
êîìïüþòåðíûõ àëãîðèòìîâ îáðàáîòêè ôîòîãðàôèé. Îñíîâíàÿ èç ýòèõ îñî-
áåííîñòåé ñîñòîèò â ñëåäóþùåì.
Äëÿ óäåðæàíèÿ èîíîâ àíîäíîé ïëàçìû â îáëàñòè ãîðåíèÿ ÂÒÐ è äëÿ
òîãî, ÷òîáû èçáåæàòü èõ äèôôóçèîííîãî ðàññåÿíèÿ, â ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
ìàêåòàõ òðèîäíûõ ñèñòåì ÂÒÐ èñïîëüçóþòñÿ ïðîâîëî÷íûå êàðêàñíûå
ýëåêòðîäû âñïîìîãàòåëüíîãî ðàçðÿäà. Òîëüêî èñïîëüçóÿ òàêèå ïðîçðà÷íûå
êàðêàñíûå ýëåêòðîäû, ìîæíî âèçóàëüíî íàáëþäàòü ïðîöåññ ãîðåíèÿ ÂÒÐ è
ôîòîãðàôèðîâàòü ÐÏ. Îäíà èç ïîëó÷åííûõ ôîòîãðàôèé ÐÏ ïðèâåäåíà íà
ðèñ. 2, à ñîîòâåòñòâóþùàÿ åé êàðòà ÿðêîñòè — íà ðèñ. 1.
Íà îñíîâàíèè èçëîæåííîãî, ó÷èòûâàÿ îñîáåííîñòè ïðèâåäåííîé ôî-
òîãðàôèè è êàðòû ÿðêîñòè ÐÏ, ìîæíî ñôîðìóëèðîâàòü òàêèå îòëè÷èòåëü-
íûå ÷åðòû àíàëèçèðóåìûõ èçîáðàæåíèé ïî ñðàâíåíèþ ñ ôîòîãðàôèÿìè
îòêðûòûõ äèîäíûõ ñèñòåì, ðàññìîòðåííûìè â ðàáîòàõ [7, 8].
1. Â ôîòîãðàôèÿõ òðèîäíûõ ñèñòåì ÿðêîñòü ñâåòëûõ îáëàñòåé 2 è 4 çíà-
÷èòåëüíî èíòåíñèâíåé. Ýòîò ýôôåêò ñâÿçàí ñ äîïîëíèòåëüíîé èîíèçàöèåé è
âîçáóæäåíèåì ìîëåêóë ðàáî÷åãî ãàçà âî âñïîìîãàòåëüíîì ðàçðÿäå [12].
2. Ïðîâîëîêè ýëåêòðîäà âñïîìîãàòåëüíîãî ðàçðÿäà ôîðìèðóþò äîïîë-
íèòåëüíûå òåìíûå ëèíèè, êîòîðûå óñëîæíÿþò àíàëèç îáðàáàòûâàåìîãî
èçîáðàæåíèÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè ñòàíäàðòíûõ àëãîðèòìîâ, îïèñàííûõ â
ðàáîòàõ [7—9].
 ñâÿçè ñ óêàçàííûìè îñîáåííîñòÿìè îáðàáàòûâàåìûõ èçîáðàæåíèé
ïåðåä èñïîëüçîâàíèåì èçâåñòíûõ àëãîðèòìîâ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ îïðå-
Ìîäåëèðîâàíèå ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2012. Ò. 34. ¹ 1 19
äåëåíèÿ ïîëîæåíèÿ òî÷åê ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû, íåîáõîäèìî ïðîâå-
äåíèå ñïåöèàëüíîé ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè ïåðâè÷íîãî èçîáðàæåíèÿ.
 õîäå ýòîé îáðàáîòêè ñëåäóåò óäàëèòü ëèøíèå òåìíûå ëèíèè, ñîçäà-
âàåìûå ïðîâîëîêàìè âñïîìîãàòåëüíîãî ýëåêòðîäà.
Ðåàëèçàöèÿ ïðîöåññà ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè ñîñòîÿëà â ñëåäóþùåì.
1. Ñ èñïîëüçîâàíèåì èçâåñòíûõ ñðåäñòâ îáðàáîòêè ôîòîãðàôèé, òàêèõ
êàê Adobe Photoshop, Microsoft Photoeditor èëè Corel Photopaint, óâåëè÷è-
âàëñÿ êîíòðàñò ôîòîãðàôèè ïîñðåäñòâîì óìåíüøåíèÿ ÿðêîñòè îáëàñòåé 1
è 2 è óâåëè÷åíèÿ ÿðêîñòè îáëàñòåé 3 è 4. Ïðè ïðîâåäåíèè òàêîãî ïðåîáðà-
çîâàíèÿ èñõîäíîãî èçîáðàæåíèÿ íåîáõîäèìî ñëåäèòü çà òåì, ÷òîáû òî÷êè,
íàõîäÿùèåñÿ íà ãðàíèöå ñâåòëûõ è òåìíûõ îáëàñòåé, ñîõðàíÿëè ñâîå
èñõîäíîå ïîëîæåíèå.
2. Ñ èñïîëüçîâàíèåì ñðåäñòâ ïðîãðàììèðîâàíèÿ ñèñòåìû MatLab ïðî-
âîäèëàñü ïðåäâàðèòåëüíàÿ îáðàáîòêà ïîëó÷åííîãî èçîáðàæåíèÿ, ïðè ýòîì
óäàëÿëèñü òåìíûå ëèíèè, ñîçäàâàåìûå ïðîâîëîêàìè âñïîìîãàòåëüíîãî
ýëåêòðîäà. Îáðàáîòêà èçîáðàæåíèÿ ïðîèñõîäèëà ïî ñëåäóþùåìó àëãîðèò-
ìó. Åñëè â õîäå ñêàíèðîâàíèÿ èçîáðàæåíèÿ íàéäåíà òî÷êà, ÿðêîñòü êîòî-
ðîé ìåíüøå, ÷åì çàðàíåå óñòàíîâëåííûé ïîðîã ÿðêîñòè, òî ÿðêîñòü ýòîé
òî÷êè çàìåíÿåòñÿ íà ÿðêîñòü ïðåäûäóùåé. Ñóòü îïèñàííîãî àëãîðèòìà
ìîæíî ïîíÿòü èç ðèñ. 2.
3. Òðàíñïîíèðîâàíèåì ìàòðèöû ÿðêîñòåé ïîëó÷åííîå èçîáðàæåíèå
ïîâîðà÷èâàëîñü íà 90� ïðîòèâ ÷àñîâîé ñòðåëêè, è äàëåå åãî îáðàáîòêà
âûïîëíÿëàñü ïî ñòàíäàðòíûì àëãîðèòìàì [7 — 9].
Êîä ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùèé ïóíêòû 2 è 3 îïèñàííîé ìåòîäèêè,
íàïèñàííûé íà ÿçûêå ïðîãðàììèðîâàíèÿ ñèñòåìû MatLab, ñëåäóþùèé.
Ïðèìåð 1.
c=imread (‘plasma.bmp’);
cc=double(c);
nn=length(cc(1,:));
z=0.025:0.01/nn:0.05;
fn=nn/2;
for n=1:fn;
t=double(c(n,:));
sd=length(cc(:,n));
for n2=1:sd;
if (cñ(n,sd))<80;
(cñ(n,sd))=(cñ(n-1,sd)); end;
end;
end;
cc2=cñ’;
È. Â. Ìåëüíèê, Ñ. Á. Òóãàé
20 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2012. V. 34. ¹ 1
for n=1:fn;
tt=double(cc2(n,:));
nzpl=find(diff(tt)>50);
nzp(n)=nzpl(1);
zmaxf(n)=0.025+0.01*nzp(n)/nn;
zmax2(fn-n+1)=zmaxf(n);
end;
zzmax=[zmaxf,zmax2];
rf=-0.045:0.09/nn:0.045;
zzf=[0.04:0.0001:0.04+(length(cc(1,:))-1)*0.0001];
rrf=-0.35:0.007:-0.35+0.007*(length(cc(:,1))-1);
[RR,ZZ]=meshgrid(zzf,rrf);
zmax=zzmax(1:3:nn);
r=rf(1:3:nn);
vv=fmins(‘pbap3pos’,[-10 0.1 -0.04]);
 ïðèâåäåííîì ôðàãìåíòå ïðîãðàììû ôóíêöèÿ pbap3pos ïîëó÷åíà ñ
ïîìîùüþ êîìàíäíûõ ñòðîê ñèñòåìû MatLab â õîäå ðåøåíèÿ çàäà÷è àï-
ïðîêñèìàöèè. Èñïîëüçóåìàÿ ìåòîäèêà àïïðîêñèìàöèè îñíîâàíà íà ôóíê-
öèÿõ àíàëèòè÷åñêîãî ïðîöåññîðà. Ðåçóëüòàò îáðàáîòêè ôîòîãðàôèè ÐÏ â
ñîîòâåòñòâèè ñ îïèñàííîé ìåòîäèêîé ïðèâåäåí íà ðèñ. 3.
Ïðè ðåàëèçàöèè ïðåäëîæåííîé ìåòîäèêè ðàñïîçíàâàíèÿ òî÷åê ãðàíè-
öû ïëàçìû íàïå÷àòàííûå ôîòîãðàôèè ÐÏ ñêàíèðîâàëèñü ñ ðàçðåøåíèåì
íå ìåíåå 300 � 300 dpi è çàïîìèíàëèñü â ôîðìàòå GIF â 24-áèòîâîé öâåòíîé
ïàëèòðå [13]. Ïðè ôîòîãðàôèðîâàíèè íà ôîòîïëåíêó èñïîëüçîâàëñÿ ïëå-
íî÷íûé ôîòîàïïàðàò Ricoh è ôîòîïëåíêà FujiFilm ñ ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ
400 åäèíèö. Ïîëó÷åííûå ôîòîãðàôèè ñêàíèðîâàëèñü ñ èñïîëüçîâàíèåì
ïëàíøåòíîãî ñêàíåðà Acer Scan Prisa 640S. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ öèôðîâûõ
ôîòîãðàôèé èñïîëüçîâàí ôîòîàïïàðàò Nikon N900 ñ ðàçðåøàþùåé ñïîñîá-
íîñòüþ 2500 � 2500 òî÷åê.
Äëÿ óïðîùåíèÿ ÿðêîñòíîãî àíàëèçà ïîëó÷åííûå èçîáðàæåíèÿ ïåðå-
âîäèëèñü â ôîðìàò GIF ñ îòòåíêàìè ñåðîãî öâåòà.  ýòîì ñëó÷àå ÿðêîñòü
êàæäîé òî÷êè îïèñûâàåòñÿ îäíèì áèòîì, ïðè ýòîì çíà÷åíèå 0 ñîîòâåòñò-
âóåò ÷åðíîìó öâåòó, à çíà÷åíèå 255 — áåëîìó [13]. Äëÿ ïåðåâåäåíèÿ
ôîòîãðàôèé â ÷åðíî-áåëûé ôîðìàò è äëÿ óâåëè÷åíèÿ èõ êîíòðàñòà èñïîëü-
çîâàíû ñòàíäàðòíûå ñðåäñòâà ïðîãðàìì îáðàáîòêè èçîáðàæåíèé Adobe
Photoshop, Microsoft Photoeditor è Corel Photopaint.
Åñòåñòâåííî, ïðè íàâåäåíèè êîíòðàñòà è óäàëåíèè òåìíûõ ëèíèé,
ôîðìèðóåìûõ ïðîâîëîêàìè óïðàâëÿþùåãî ýëåêòðîäà, âîçíèêàþò îïðåäå-
ëåííûå ñèñòåìàòè÷åñêèå îøèáêè îáðàáîòêè ïåðâè÷íûõ èçîáðàæåíèé [14].
Òåì íå ìåíåå, êàê âèäíî èç ðèñ. 3, ðàçìåð ïÿòåí, âîçíèêàþùèõ â ïðîöåññå
Ìîäåëèðîâàíèå ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2012. Ò. 34. ¹ 1 21
îáðàáîòêè ôîòîãðàôèè, íå ïðåâûøàåò äèàìåòðà ïðîâîëîê, êîòîðûé îáû÷-
íî ñîñòàâëÿåò ìåíåå 1 ìì. Ïðè òàêîé âåëè÷èíå àáñîëþòíîé îøèáêè îòíî-
ñèòåëüíàÿ ïîãðåøíîñòü îïðåäåëåíèÿ òî÷åê ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû íå
ïðåâûøàåò äîëåé ïðîöåíòà.
Àïïðîêñèìàöèÿ ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû. Â ðàáîòàõ [8, 9] ïîêà-
çàíî, ÷òî ïðàêòè÷åñêè äëÿ âñåõ ðåæèìîâ ãîðåíèÿ ÂÒÐ ãåîìåòðèÿ ãðàíèöû
àíîäíîé ïëàçìû ìîæåò áûòü îïèñàíà ñ ïîìîùüþ ïîëóýìïèðè÷åñêîãî
ñîîòíîøåíèÿ
z r A
r
B( ) exp� �
�
�
��
�� �
2
, (1)
ãäå À, Â è
— ïîëóýìïèðè÷åñêèå êîýôôèöèåíòû, îïðåäåëÿåìûå àïïðîê-
ñèìàöèåé îòñ÷åòíûõ çíà÷åíèé z r( ) â ïðîöåññå îáðàáîòêè ôîòîãðàôèè.
Ïðè ýòîì ìåòîäèêà àïïðîêñèìàöèè ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû
îñíîâàíà íà èñïîëüçîâàíèè ñðåäñòâ îáðàáîòêè ìàòåìàòè÷åñêèõ âûðàæå-
íèé àíàëèòè÷åñêîãî ïðîöåññîðà ñèñòåìû MatLab [10, 11].
 ïðåäëàãàåìîé ìåòîäèêå àïïðîêñèìàöèè èñïîëüçóåòñÿ ñòàíäàðòíîå óðàâ-
íåíèå ðåãðåññèè, îñíîâàííîå íà ìåòîäå íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ [10, 11]:
F r r f r zn i i
i
n
( ... )| ( ( ) ) |min min1
2
1
� �
�
� ,
(2)
ãäå ri — òî÷êè îòñ÷åòà ïî ðàäèàëüíîé êîîðäèíàòå; n — ÷èñëî ýòèõ òî÷åê;
z i — çàäàííûå çíà÷åíèÿ ôóíêöèè; f ri( )— àïïðîêñèìèðîâàííûå çíà÷åíèÿ
ôóíêöèè.
Îñíîâíàÿ ïðîáëåìà ðåøåíèÿ àïïðîêñèìàöèîííûõ çàäà÷ ñîñòîèò â òîì,
÷òî ýôôåêòèâíûõ óíèâåðñàëüíûõ àëãîðèòìîâ ïîèñêà ìèíèìóìà ôóíêöèè
ðåãðåññèè F r rn( ... )1 äëÿ ëþáîé ôóíêöèè f ri( ) ñ íåîïðåäåëåííûìè êîýô-
ôèöèåíòàìè, àíàëîãè÷íîé ôóíêöèè (1), íå ñóùåñòâóåò. Ãðàäèåíòíûå ÷èñ-
È. Â. Ìåëüíèê, Ñ. Á. Òóãàé
22 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2012. V. 34. ¹ 1
Ðèñ. 3. Ýòàïû ïðîöåññà îáðàáîòêè ôîòîãðàôèè ÐÏ: à — èñõîäíàÿ ôîòîãðàôèÿ; á — ïîñëå
óâåëè÷åíèÿ êîíòðàñòà; â — ïîñëå óäàëåíèÿ òåìíûõ ëèíèé, ñîçäàâàåìûõ ïðîâîëîêàìè
ýëåêòðîäà âñïîìîãàòåëüíîãî ðàçðÿäà; òîê ðàçðÿäà — 100 ìÀ; íàïðÿæåíèå íà óïðàâëÿþùåì
ýëåêòðîäå — 100 Â
ëåííûå ìåòîäû î÷åíü ðåñóðñîåìêè è íå âñåãäà îáåñïå÷èâàþò óñòîé÷èâóþ
ñõîäèìîñòü èòåðàöèîííûõ ïðîöåäóð, à ïåðåáîð çíà÷åíèé êîýôôèöèåíòîâ
íà çàäàííîì ïðîìåæóòêå îáû÷íî ñâÿçàí ñ íåîïðàâäàííûìè âû÷èñëèòåëü-
íûìè çàòðàòàìè [15]. Äëÿ ñòåïåííûõ è ýêñïîíåíöèàëüíûõ ôóíêöèé çàäà÷à
àïïðîêñèìàöèè èíîãäà ñóùåñòâåííî óïðîùàåòñÿ âñëåäñòâèå ëèíåàðèçà-
öèè íåëèíåéíîé ôóíêöèè ðåãðåññèè (2) ìåòîäîì ëîãàðèôìèðîâàíèÿ [14].
Ïðè èñïîëüçîâàíèè ýòîãî ìåòîäà ñóùåñòâåííî óìåíüøàþòñÿ è âû÷èñëè-
òåëüíûå ïîãðåøíîñòè, òàê êàê îòïàäàåò íåîáõîäèìîñòü îáðàáîòêè ñëèø-
êîì áîëüøèõ è ñëèøêîì ìàëûõ ÷èñåë. Îäíàêî ýòîò ìåòîä ïðèãîäåí òîëüêî
äëÿ îïðåäåëåííîãî êëàññà ìàòåìàòè÷åñêèõ ôóíêöèé, ïîýòîìó è åãî íåëüçÿ
íàçâàòü óíèâåðñàëüíûì.
Çàäà÷à àïïðîêñèìàöèè ñóùåñòâåííî óïðîùàåòñÿ, åñëè ýôôåêòèâíî
èñïîëüçîâàòü ñîâðåìåííûå ñèñòåìû àâòîìàòèçàöèè íàó÷íî-òåõíè÷åñêèõ
ðàñ÷åòîâ, ïîçâîëÿþùèå ñíà÷àëà âûïîëíÿòü àíàëèòè÷åñêèå ïðåîáðàçîâà-
íèÿ ôóíêöèé, à çàòåì ÷èñëåííî ðåøàòü äëÿ ýòèõ ôóíêöèé îïòèìèçàöèîí-
íûå çàäà÷è [10, 11].  ýòîì ñëó÷àå ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí ñëåäóþùèé
óíèâåðñàëüíûé àëãîðèòì ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ ðåãðåññèè (2).
1. Çàäàþòñÿ âåêòîðû âõîäíûõ äàííûõ äëÿ çíà÷åíèé àðãóìåíòà è ôóíê-
öèè.  ðàññìàòðèâàåìîì ñëó÷àå èìè ÿâëÿþòñÿ çíà÷åíèÿ êîîðäèíàò ñîîò-
âåòñòâåííî r è z (r).
2. Çàäàåòñÿ ôóíêöèÿ àïïðîêñèìàöèè ñ íåèçâåñòíûìè êîýôôèöèåíòà-
ìè. Íàïðèìåð, äëÿ îïèñàíèÿ ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû èñïîëü-
çóåòñÿ ôóíêöèÿ (1) è ìèíèìèçàöèÿ ôóíêöèè ðåãðåññèè (2) ïðîâîäèòñÿ ïî
ïàðàìåòðàì À, Â è
. Ïðè ýòîì èñõîäíûå çíà÷åíèÿ ïåðåìåííûõ r è z òàêæå
ïîäñòàâëÿþòñÿ â óðàâíåíèå ðåãðåññèè (2).
3.  ðåçóëüòàòå àíàëèòè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàíèé, îñóùåñòâëÿåìûõ ÷å-
ðåç êîìàíäíóþ ñòðîêó ñèñòåìû MatLab, íàõîäèòñÿ óïðîùåííîå àíàëèòè-
÷åñêîå âûðàæåíèå äëÿ ôóíêöèè ðåãðåññèè (2).
4. Ïðîâîäèòñÿ ïîèñê ìèíèìóìà ôóíêöèè ðåãðåññèè ïî çàäàííîìó
÷èñëó ïåðåìåííûõ, â äàííîì ñëó÷àå — ïî òðåì ïåðåìåííûì. Íàïðèìåð, â
ñèñòåìå MatLab äëÿ ïîèñêà ìèíèìóìà ôóíêöèè îò íåñêîëüêèõ ïåðåìåí-
íûõ ìîæíî ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàòü ñòàíäàðòíûå ïðîöåäóðû fmins èëè
fminsearch, â çàâèñèìîñòè îò èñïîëüçóåìîé âåðñèè ñèñòåìû [10, 11].
Îñíîâíûå îñîáåííîñòè èñïîëüçîâàíèÿ ôóíêöèè fmins ïðè ðåøåíèè çà-
äà÷è àïïðîêñèìàöèè ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû ïðåäñòàâëåíû â
ïðèìåðå 1. Êîìàíäíûå ñòðîêè àíàëèòè÷åñêîãî ïðîöåññîðà ñèñòåìû MatLab,
ïîçâîëÿþùèå ïðèâåñòè óðàâíåíèå ðåãðåññèè (2) ê ñóììå ïðîñòûõ àëãåá-
ðàè÷åñêèõ âûðàæåíèé, ñîäåðæàùèõ ýêñïîíåíöèàëüíûå ôóíêöèè, ïðèâåäå-
íû â ñëåäóþùåì ïðèìåðå.
Ìîäåëèðîâàíèå ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2012. Ò. 34. ¹ 1 23
Ïðèìåð 2.
K» syms A B rr alfa
K» zapr=A*exp(-(rr.^2/alfa))+B;
K» Ia1=sum((subs(zapr,rr,r)-zmax).^2);
K» expand (Ia1)
Ìàòåìàòè÷åñêîå âûðàæåíèå, ïîëó÷åííîå â ðåçóëüòàòå ðàáîòû àíàëèòè-
÷åñêîãî ïðîöåññîðà, ÿâëÿåòñÿ îñíîâîé äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ôóíêöèè pbap3pos,
ìèíèìóì êîòîðîé ñîîòâåòñòâóåò èñêîìûì çíà÷åíèÿì êîýôôèöèåíòîâ À, Â
è
â óðàâíåíèè (1).
Ðàíåå áûëà èññëåäîâàíà òàêæå âîçìîæíîñòü àïïðîêñèìàöèè ãåîìåò-
ðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû äëÿ íåêîòîðûõ òðèîäíûõ ñèñòåì ÂÒÐ. Â
÷àñòíîñòè, äëÿ ñèñòåì ñ êîëüöåâûì ýëåêòðîäîì, íàõîäÿùåìñÿ â àíîäíîé
ïîëîñòè ïîä ïîëîæèòåëüíûì ïîòåíöèàëîì [12], ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàòü
ñëåäóþùåå àïïðîêñèìàöèîííîå ñîîòíîøåíèå [9]:
z r Ar B
r
C
D( ) ( ) exp� � �
�
�
��
�� �2
2
,
(3)
ãäå A, B, C è D — ïîëóýìïèðè÷åñêèå êîýôôèöèåíòû.
Ñëåäîâàòåëüíî, äëÿ áîëüøèíñòâà ðåàëüíûõ äèîäíûõ è òðèîäíûõ ýëåêò-
ðîäíûõ ñèñòåì ÂÒÐ êîìáèíàöèÿ ýêñïîíåíöèàëüíîé ôóíêöèè è ïîëèíîìîâ
ïîçâîëÿåò äîñòè÷ü äîñòàòî÷íî âûñîêîé òî÷íîñòè àïïðîêñèìàöèè ãåîìåòðèè
ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû. Ïðè ðåøåíèè ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷ ïîãðåøíîñòü
àïïðîêñèìàöèè ñîñòàâëÿëà íå áîëåå íåñêîëüêèõ ïðîöåíòîâ.
Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ è èõ àíàëèç. Íà ðèñ. 4 ïðèâåäåíû ðå-
çóëüòàòû àïïðîêñèìàöèè ãðàíèöû ïëàçìû äëÿ îáðàáîòàííîãî èçîáðàæå-
íèÿ, ïðåäñòàâëåííîãî íà ðèñ. 3, â. Àïïðîêñèìàöèÿ ïðîâîäèëàñü ñ èñïîëü-
çîâàíèåì ñîîòíîøåíèÿ (1), ïîëó÷åííûå êîýôôèöèåíòû êîòîðîãî èìåëè
ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ: À = – 2,51 ì;  = 2,5367 ì;
= 0,3602 ì2. Èññëåäîâà-
íèÿ ïðîâîäèëèñü íà ýêñïåðèìåíòàëüíîì ìàêåòå äëÿ ýëåêòðîäíîé ñèñòåìû
òàêèõ ðàçìåðîâ: âûñîòà àíîäà — hà = 75 ìì; äèàìåòð îñíîâàíèÿ àíîäà —
da = 45 ìì; ðàññòîÿíèå îò ïîâåðõíîñòè êàòîäà äî àíîäíîãî îñíîâàíèÿ —
dê.à = 15 ìì.
Èç ïðèâåäåííûõ ðåçóëüòàòîâ ìîäåëèðîâàíèÿ âèäíî, ÷òî ðàçðàáîòàí-
íàÿ ìåòîäèêà àïïðîêñèìàöèè ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû ïîçâî-
ëÿåò íå òîëüêî îïèñûâàòü ðåàëüíûå òî÷êè, ñ÷èòàííûå ñ ôîòîãðàôèè, íî
èíîãäà â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè êîìïåíñèðóåò çàøóìëåííîñòü èñõîäíûõ
èçîáðàæåíèé.  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ àïïðîêñèìèðîâàííûå çíà÷åíèÿ â áîëü-
øåé ñòåïåíè ñîîòâåòñòâóþò ôèçè÷åñêèì ïàðàìåòðàì, ÷åì ðåçóëüòàòû ýêñ-
ïåðèìåíòà, êîòîðûå ìîãóò èìåòü ñîîòâåòñòâóþùóþ ìåòîäè÷åñêóþ ïî-
ãðåøíîñòü [14].
È. Â. Ìåëüíèê, Ñ. Á. Òóãàé
24 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2012. V. 34. ¹ 1
Ìîäåëèðîâàíèå ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2012. Ò. 34. ¹ 1 25
0 02, 0 03, 0 034, 0 04,
�0,04
�0,02
0
0,02
F r( )
F r( )
r, ì
, ( ), ìZ r
( )Z r
6
Ðèñ. 4. Àïïðîêñèìàöèÿ ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû äëÿ ôîòîãðàôèè, ïðèâåäåí-
íîé íà ðèñ. 1: Z (r) — òî÷êè ãðàíèöû ïëàçìû, ñ÷èòàííûå ñ ôîòîãðàôèè; F (r) — àïïðîêñè-
ìèðîâàííûå çíà÷åíèÿ
0 ììz6 12 18 24 ,
r, ìì
36
18
0
�18
�36
0
1000
2
3
4
5
6
7
8
9
0
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
000
000
000
000
000
000
000
000
1 000
Ðèñ. 5. Ðàñïðåäåëåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â òðèîäíîé ñèñòåìå ÂÒÐ: òîê ðàçðÿäà — 100 ìÀ;
íàïðÿæåíèå íà óïðàâëÿþùåì ýëåêòðîäå — 100 Â
Íàïðèìåð, â ðàññìîòðåííîì ñëó÷àå ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ êðèâàÿ èìååò
ýêñòðåìóì â òî÷êå r = 0,025 ì, òîãäà êàê ôóíêöèÿ àïïðîêñèìàöèè ÿâëÿåòñÿ
÷åòíîé è åå ýêñòðåìóì ñîîòâåòñòâóåò çíà÷åíèþ r = 0. Òîëüêî ñ ïîìîùüþ
÷åòíûõ ôóíêöèé ìîæíî îïèñûâàòü ðåàëüíûå ñâîéñòâà àêñèàëüíî-ñèì-
ìåòðè÷íûõ ýëåêòðîäíûõ ñèñòåì. Ðàñïðåäåëåíèå ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ äëÿ
ìîäåëèðóåìîé ýëåêòðîäíîé ñèñòåìû ïðèâåäåíî íà ðèñ. 5. Âðåìÿ ðåøåíèÿ
ýëåêòðîííî-îïòè÷åñêîé çàäà÷è íà ïðîöåññîðå Pentium IV 1,1 ÌÃö ïðè
îáúåìå îïåðàòèâíîé ïàìÿòè 512 Ìá ñîñòàâëÿëî íå áîëåå 0,5 ÷.
Ðåçóëüòàòû ìîäåëèðîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ôîêàëüíûé äèàìåòð ýëåêò-
ðîííîãî ïó÷êà â òðèîäíûõ ýëåêòðîäíûõ ñèñòåìàõ ÂÒÐ ìîæåò áûòü â 1,5—
2 ðàçà áîëüøèì, ÷åì â ñîîòâåòñòâóþùèõ äèîäíûõ ñèñòåìàõ, ÷òî, ïðåæäå
âñåãî, îáóñëîâëåíî îñîáåííîñòÿìè ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû.
Òåì íå ìåíåå, äëÿ ðåàëüíûõ îïòèìèçèðîâàííûõ òðèîäíûõ ñèñòåì äèàìåòð
ýëåêòðîííîãî ïó÷êà â ôîêóñå ïðè ñèëå òîêà, ðàâíîé ñîòíÿì ìèëëèàìïåð,
ìîæåò ñîñòàâëÿòü íåñêîëüêî ìèëëèìåòðîâ. Òàêèå ïàðàìåòðû ïó÷êà ÿâ-
ëÿþòñÿ ïðèåìëåìûìè äëÿ ìíîãèõ ïðîöåññîâ ñîâðåìåííûõ ýëåêòðîííî-
ëó÷åâûõ òåõíîëîãèé [2, 16].
Ðàñõîæäåíèå ìåæäó òåîðåòè÷åñêèìè è ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè
îöåíèâàëîñü ïî ôîêàëüíûì ïàðàìåòðàì ýëåêòðîííîãî ïó÷êà è ñîñòàâëÿëî
íå áîëåå 30 %. Ïîëó÷åííàÿ îòíîñèòåëüíî âûñîêàÿ òî÷íîñòü ðàñ÷åòà ôî-
êàëüíûõ ïàðàìåòðîâ ôîðìèðóåìîãî ýëåêòðîííîãî ïó÷êà îáóñëîâëåíà, ïðåæ-
äå âñåãî, èñïîëüçîâàíèåì ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ äëÿ îïðåäåëåíèÿ
ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû.
Âûâîäû
Ðàçðàáîòàííàÿ ìåòîäèêà ìîäåëèðîâàíèÿ òðèîäíûõ ýëåêòðîäíûõ ñèñòåì
ÂÒÐ îñíîâàíà íà èñïîëüçîâàíèè êîìïüþòåðíîãî àíàëèçà ôîòîãðàôèé ÐÏ
äëÿ îïðåäåëåíèÿ ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû è íà ðåøåíèè ñà-
ìîñîãëàñîâàííîé çàäà÷è ýëåêòðîííî-èîííîé îïòèêè ïðè çàäàííûõ ãðàíè÷-
íûõ óñëîâèÿõ. Ïðåèìóùåñòâàìè ðàçðàáîòàííîé ìåòîäèêè ÿâëÿåòñÿ åå ýêî-
íîìè÷íîñòü îòíîñèòåëüíî èñïîëüçîâàíèÿ êîìïüþòåðíûõ ðåñóðñîâ ïðè
äîñòàòî÷íî âûñîêîé òî÷íîñòè ðàñ÷åòîâ îòíîñèòåëüíî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
äàííûõ. Ðåçóëüòàòû ïðîâåäåííîãî òåñòèðîâàíèÿ ðàçðàáîòàííûõ ñðåäñòâ
ìîäåëèðîâàíèÿ ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî ðàñõîæäåíèå ìåæäó ðàñ÷åò-
íûìè è ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè ñîñòàâëÿåò íå áîëåå 30 %.
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïîäòâåðæäàþò ïåðñïåêòèâíîñòü ðàçðàáîòêè
èìïóëüñíûõ èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîíîâ ÂÒÐ è âîçìîæíîñòü èõ âíåäðåíèÿ â
ñîâðåìåííûõ ýëåêòðîííî-ëó÷åâûõ òåõíîëîãèÿõ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ îñíîâ-
íûìè îáëàñòÿìè ïðèìåíåíèÿ èìïóëüñíûõ èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîíîâ íà îñ-
È. Â. Ìåëüíèê, Ñ. Á. Òóãàé
26 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2012. V. 34. ¹ 1
íîâå ÂÒÐ ìîãóò áûòü ýëåêòðîííî-ëó÷åâûå òåõíîëîãèè íàíåñåíèÿ êîìïî-
çèòíûõ ïîêðûòèé è âàêóóìíûé ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé ïåðåïëàâ òóãîïëàâêèõ
ìåòàëëîâ [2, 3, 16].
A method for defining the anode plasma boundary geometry in high-voltage glow discharge tri-
ode electrode systems, based on computer analysis of the discharge gap photograph, is consid-
ered in the article. Electron-optical properties of the discharge gap are analysed and focal parame-
ters of the formed electron beam are also estimated. The above investigations confirm the pros-
pects of elaboration of powerful pulse electron sources based on high-voltage glow discharge.
Such sources can be widely used in the modern electron beam technologies.
1. Ïëàçìåííûå ïðîöåññû â òåõíîëîãè÷åñêèõ ýëåêòðîííûõ ïóøêàõ / Çàâüÿëîâ Ì.À,
Êðåéíäåëü Þ. Å., Íîâèêîâ À. À., Øàíòóðèí Ë. Ï. — Ì. : Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1989. —
256 ñ.
2. Ëàäîõèí Ñ. Â., Ëåâèöêèé Í. È., ×åðíÿâñêèé Â. Á. è äð. Ýëåêòðîííî-ëó÷åâàÿ ïëàâêà â ëè-
òåéíîì ïðîèçâîäñòâå. — Êèåâ : «Ñòàëü», 2007. — 605 ñ.
3. Äåíáíîâåöêèé Ñ. Â., Ìåëüíèê Â. È., Ìåëüíèê È. Â., Òóãàé Á. À. Ãàçîðàçðÿäíûå ýëåêòðîí-
íûå ïóøêè è èõ ïðèìåíåíèå â ïðîìûøëåííîñòè// Ýëåêòðîíèêà è ñâÿçü. Òåìàòè÷åñêèé
âûï. «Ïðîáëåìû ýëåêòðîíèêè», ÷. 2. — Êèåâ: èçä-âî «Ïîëèòåõíèêà»,— 2005. —
Ñ. 84—87.
4. Äåíáíîâåöêèé Ñ. Â., Ìåëüíèê Â. È., Ìåëüíèê È. Â., Òóãàé Á. À. Ìîäåëèðîâàíèå òðàíñ-
ïîðòèðîâêè êîðîòêîôîêóñíûõ ýëåêòðîííûõ ïó÷êîâ èç íèçêîãî â âûñîêèé âàêóóì ñ ó÷å-
òîì ðàçáðîñà òåïëîâûõ ñêîðîñòåé ýëåêòðîíîâ // Ïðèêëàäíàÿ ôèçèêà.— 2010. — ¹ 3. —
Ñ. 84—90.
5. Ðûêàëèí Í. Í., Çóåâ È. Â., Óãëîâ À. À. Îñíîâû ýëåêòðîííî-ëó÷åâîé îáðàáîòêè ìàòå-
ðèàëîâ. — Ì. : Ìàøèíîñòðîåíèå, 1978. — 239 ñ.
6. Ìåëüíèê È. Â., Òóãàé Ñ. Á. Ìåòîäèêà ìîäåëèðîâàíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ èñòî÷íèêîâ ýëåêò-
ðîíîâ âûñîêîâîëüòíîãî òëåþùåãî ðàçðÿäà // Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. — 2010. — 32,
¹ 3. — Ñ. 31—43.
7. Ìåëüíèê È.Â. Èññëåäîâàíèå ýëåêòðîííî-èîííîé îïòèêè ýëåêòðîäíûõ ñèñòåì âûñîêî-
âîëüòíîãî òëåþùåãî ðàçðÿäà ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäîâ êîìïüþòåðíîãî àíàëèçà èçîá-
ðàæåíèé // Òàì æå. — 2007. — 29, ¹ 1. — Ñ. 45—58.
8. Äåíáíîâåöêèé Ñ. Â., Ìåëüíèê Â. È., Ìåëüíèê È. Â., Òóãàé Á. À. Àïïðîêñèìàöèÿ ïîëî-
æåíèÿ è ôîðìû ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû â èñòî÷íèêàõ ýëåêòðîíîâ âûñîêîâîëüòíîãî
òëåþùåãî ðàçðÿäà // Ýëåêòðîíèêà è ñâÿçü. Òåìàòè÷åñêèé âûï. «Ýëåêòðîíèêà è íàíî-
òåõíîëîãèè», ÷. 1. — 2009. — Ñ. 83—88.
9. Ìåëüíèê È. Â., Òóãàé Ñ. Á. Èññëåäîâàíèå ýëåêòðîííî-îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ òðèîäíûõ
ýëåêòðîäíûõ ñèñòåì âûñîêîâîëüòíîãî òëåþùåãî ðàçðÿäà ñ ó÷åòîì ïîëîæåíèÿ è ôîð-
ìû ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû // Ýëåêòðîíèêà è ñâÿçü. — 2011. — ¹ 2 (61). — Ñ. 9—13.
10. Ìåëüíèê ². Â. Ñèñòåìà íàóêîâî-òåõí³÷íèõ ðîçðàõóíê³â MatLab òà ¿¿ âèêîðèñòàííÿ äëÿ
ðîçâ’ÿçàííÿ çàäà÷ ³ç åëåêòðîí³êè: Íàâ÷. ïîñ³á. ó 2-õ òîìàõ. Ò. 1. Îñíîâè ðîáîòè òà
ôóíêö³¿ ñèñòåìè. — Êè¿â: Óí³âåðñèòåò «Óêðà¿íà», 2009. — 507 ñ.
11. Ìåëüíèê ². Â. Ñèñòåìà íàóêîâî-òåõí³÷íèõ ðîçðàõóíê³â MatLab òà ¿¿ âèêîðèñòàííÿ äëÿ
ðîçâ’ÿçàííÿ çàäà÷ ³ç åëåêòðîí³êè: Íàâ÷. ïîñ³á. ó 2-õ òîìàõ. Ò. 2. Îñíîâè ïðîãðàìóâàííÿ
òà ðîçâ’ÿçàííÿ ïðèêëàäíèõ çàäà÷. — Êè¿â : Óí³âåðñèòåò «Óêðà¿íà», 2009. — 327 ñ.
Ìîäåëèðîâàíèå ãåîìåòðèè ãðàíèöû àíîäíîé ïëàçìû
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2012. Ò. 34. ¹ 1 27
12. Denbnovetsky S. V, Melnik V.I., Melnik I. V., Tugay B. A. Investigation of Forming of Elec-
tron Beam in Glow Discharge Electron Guns with Additional Electrode// XVIII-th Inter-
national Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV). August
17—21, 1998 // XVIII ISDEIV Proc. Vol. 2. — The Netherlands Eindhoven, Technical Univer-
sity, 1998. — P. 637—640.
13. Ðîìàíîâ Â. Þ. Ïîïóëÿðíûå ôîðìàòû õðàíåíèÿ ãðàôè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé. — Ì. :
Óíèòåõ, 1992. — 156 ñ.
14. Âîëîäàðñêèé Å. Ò., Ìàëèíîâñêèé Á. Í., Òóç Å. Ì. Ïëàíèðîâàíèå è îðãàíèçàöèÿ ýêñïå-
ðèìåíòà. — Êè¿â : Âèùà øêîëà, 1987. — 280 ñ.
15. Âàñèëüåâ Â. Ï. ×èñëåííûå ìåòîäû ðåøåíèÿ ýêñòðåìàëüíûõ çàäà÷: Ó÷. ïîñ. äëÿ âóçîâ. —
Ì. : Íàóêà. Ãë. ðåä. ôèç-ìàò. ëèò., 1988. — 552 ñ.
16. Øèëëåð Ç., Ãàéçèã Ó., Ïàíöåð Ç. Ýëåêòðîííî-ëó÷åâàÿ òåõíîëîãèÿ. — Ì. : Ýíåðãèÿ,
1980. — 528 ñ.
Ïîñòóïèëà 05.09.11
ÌÅËÜÍÈÊ Èãîðü Âèòàëüåâè÷, ä-ð òåõí. íàóê, äîöåíò êàôåäðû ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ è
óñòðîéñòâ Íàöèîíàëüíîãî òåõíè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà Óêðàèíû «Êèåâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé
èí-ò».  1989 ã. îêîí÷èë Êèåâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èí-ò. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé —
ìîäåëèðîâàíèå ýëåêòðîííî-ëó÷åâûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ óñòðîéñòâ, òåîðèÿ ãàçîâîãî ðàçðÿäà,
ïðîãðàììèðîâàíèå è òåîðèÿ àëãîðèòìîâ.
ÒÓÃÀÉ Ñåðãåé Áîðèñîâè÷, àñïèðàíò êàôåäðû ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ è óñòðîéñòâ Íàöèî-
íàëüíîãî òåõíè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà Óêðàèíû «Êèåâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èí-ò», êîòîðûé îêîí-
÷èë â 2002 ã. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — ìîäåëèðîâàíèå è ïðîåêòèðîâàíèå ýëåêòðîííî-
ëó÷åâûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ óñòðîéñòâ, ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ýëåêòðîííî-ëó÷åâûì òåõíîëîãè÷åñ-
êèì îáîðóäîâàíèåì.
È. Â. Ìåëüíèê, Ñ. Á. Òóãàé
28 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2012. V. 34. ¹ 1
<<
/ASCII85EncodePages false
/AllowTransparency false
/AutoPositionEPSFiles true
/AutoRotatePages /None
/Binding /Left
/CalGrayProfile (Dot Gain 20%)
/CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1)
/CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2)
/sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1)
/CannotEmbedFontPolicy /Error
/CompatibilityLevel 1.4
/CompressObjects /Tags
/CompressPages true
/ConvertImagesToIndexed true
/PassThroughJPEGImages true
/CreateJDFFile false
/CreateJobTicket false
/DefaultRenderingIntent /Default
/DetectBlends true
/DetectCurves 0.0000
/ColorConversionStrategy /CMYK
/DoThumbnails false
/EmbedAllFonts true
/EmbedOpenType false
/ParseICCProfilesInComments true
/EmbedJobOptions true
/DSCReportingLevel 0
/EmitDSCWarnings false
/EndPage -1
/ImageMemory 1048576
/LockDistillerParams false
/MaxSubsetPct 100
/Optimize true
/OPM 1
/ParseDSCComments true
/ParseDSCCommentsForDocInfo true
/PreserveCopyPage true
/PreserveDICMYKValues true
/PreserveEPSInfo true
/PreserveFlatness true
/PreserveHalftoneInfo false
/PreserveOPIComments true
/PreserveOverprintSettings true
/StartPage 1
/SubsetFonts true
/TransferFunctionInfo /Apply
/UCRandBGInfo /Preserve
/UsePrologue false
/ColorSettingsFile ()
/AlwaysEmbed [ true
]
/NeverEmbed [ true
]
/AntiAliasColorImages false
/CropColorImages true
/ColorImageMinResolution 300
/ColorImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleColorImages true
/ColorImageDownsampleType /Bicubic
/ColorImageResolution 300
/ColorImageDepth -1
/ColorImageMinDownsampleDepth 1
/ColorImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeColorImages true
/ColorImageFilter /DCTEncode
/AutoFilterColorImages true
/ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG
/ColorACSImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/ColorImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/JPEG2000ColorACSImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/JPEG2000ColorImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/AntiAliasGrayImages false
/CropGrayImages true
/GrayImageMinResolution 300
/GrayImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleGrayImages true
/GrayImageDownsampleType /Bicubic
/GrayImageResolution 300
/GrayImageDepth -1
/GrayImageMinDownsampleDepth 2
/GrayImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeGrayImages true
/GrayImageFilter /DCTEncode
/AutoFilterGrayImages true
/GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG
/GrayACSImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/GrayImageDict <<
/QFactor 0.15
/HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1]
>>
/JPEG2000GrayACSImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/JPEG2000GrayImageDict <<
/TileWidth 256
/TileHeight 256
/Quality 30
>>
/AntiAliasMonoImages false
/CropMonoImages true
/MonoImageMinResolution 1200
/MonoImageMinResolutionPolicy /OK
/DownsampleMonoImages true
/MonoImageDownsampleType /Bicubic
/MonoImageResolution 1200
/MonoImageDepth -1
/MonoImageDownsampleThreshold 1.50000
/EncodeMonoImages true
/MonoImageFilter /CCITTFaxEncode
/MonoImageDict <<
/K -1
>>
/AllowPSXObjects false
/CheckCompliance [
/None
]
/PDFX1aCheck false
/PDFX3Check false
/PDFXCompliantPDFOnly false
/PDFXNoTrimBoxError true
/PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
]
/PDFXSetBleedBoxToMediaBox true
/PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [
0.00000
0.00000
0.00000
0.00000
]
/PDFXOutputIntentProfile ()
/PDFXOutputConditionIdentifier ()
/PDFXOutputCondition ()
/PDFXRegistryName ()
/PDFXTrapped /False
/Description <<
/CHS <FEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002>
/CHT <FEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002>
/DAN <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>
/DEU <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>
/ESP <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>
/FRA <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>
/ITA <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>
/JPN <FEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002>
/KOR <FEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002e>
/NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit. De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 5.0 en hoger.)
/NOR <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>
/PTB <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>
/SUO <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>
/SVE <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>
/ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing. Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 5.0 and later.)
>>
/Namespace [
(Adobe)
(Common)
(1.0)
]
/OtherNamespaces [
<<
/AsReaderSpreads false
/CropImagesToFrames true
/ErrorControl /WarnAndContinue
/FlattenerIgnoreSpreadOverrides false
/IncludeGuidesGrids false
/IncludeNonPrinting false
/IncludeSlug false
/Namespace [
(Adobe)
(InDesign)
(4.0)
]
/OmitPlacedBitmaps false
/OmitPlacedEPS false
/OmitPlacedPDF false
/SimulateOverprint /Legacy
>>
<<
/AddBleedMarks false
/AddColorBars false
/AddCropMarks false
/AddPageInfo false
/AddRegMarks false
/ConvertColors /ConvertToCMYK
/DestinationProfileName ()
/DestinationProfileSelector /DocumentCMYK
/Downsample16BitImages true
/FlattenerPreset <<
/PresetSelector /MediumResolution
>>
/FormElements false
/GenerateStructure false
/IncludeBookmarks false
/IncludeHyperlinks false
/IncludeInteractive false
/IncludeLayers false
/IncludeProfiles false
/MultimediaHandling /UseObjectSettings
/Namespace [
(Adobe)
(CreativeSuite)
(2.0)
]
/PDFXOutputIntentProfileSelector /DocumentCMYK
/PreserveEditing true
/UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged
/UntaggedRGBHandling /UseDocumentProfile
/UseDocumentBleed false
>>
]
>> setdistillerparams
<<
/HWResolution [2400 2400]
/PageSize [612.000 792.000]
>> setpagedevice
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61808 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3572 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-28T11:50:18Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мельник, И.В. Тугай, С.Б. 2014-05-11T17:39:05Z 2014-05-11T17:39:05Z 2012 Моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда с использованием компьютерного анализа изображений / И.В. Мельник, С.Б. Тугай // Электронное моделирование. — 2012 — Т. 34, № 1. — С. 15-28. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 0204-3572 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61808 621.325:537.525 Предложена методика определения геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда, основанная на компьютерном анализе фотографий разрядного промежутка. Проанализированы электронно-оптические свойства разрядного промежутка и оценены фокальные параметры формируемого электронного пучка. Установлена перспективность разработки мощных импульсных источников электронов на основе высоковольтного тлеющего разряда и их внедрения в современные электронно-лучевые технологии. Запропоновано методику визначення геометрії межі анодної плазми у тріодних електродних системах високовольтного тліючого розряду, базовану на комп’ютерному аналізі фотографій розрядного проміжку. Проаналізовано електронно-оптичні властивості розрядного проміжку та оцінено фокальні параметри електронного пучка, який формується. Встановлено перспективність розробки потужних імпульсних джерел електронів на базі високовольтного тліючого розряду та їхнього впровадження у сучасні електронно-променеві технології. A method for defining the anode plasma boundary geometry in high-voltage glow discharge triode electrode systems, based on computer analysis of the discharge gap photograph, is considered in the article. Electron-optical properties of the discharge gap are analysed and focal parameters of the formed electron beam are also estimated. The above investigations confirm the prospects of elaboration of powerful pulse electron sources based on high-voltage glow discharge. Such sources can be widely used in the modern electron beam technologies. ru Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України Электронное моделирование Математические методы и модели Моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда с использованием компьютерного анализа изображений Article published earlier |
| spellingShingle | Моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда с использованием компьютерного анализа изображений Мельник, И.В. Тугай, С.Б. Математические методы и модели |
| title | Моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда с использованием компьютерного анализа изображений |
| title_full | Моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда с использованием компьютерного анализа изображений |
| title_fullStr | Моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда с использованием компьютерного анализа изображений |
| title_full_unstemmed | Моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда с использованием компьютерного анализа изображений |
| title_short | Моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда с использованием компьютерного анализа изображений |
| title_sort | моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда с использованием компьютерного анализа изображений |
| topic | Математические методы и модели |
| topic_facet | Математические методы и модели |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61808 |
| work_keys_str_mv | AT melʹnikiv modelirovaniegeometriigranicyanodnoiplazmyvtriodnyhélektrodnyhsistemahvysokovolʹtnogotleûŝegorazrâdasispolʹzovaniemkompʹûternogoanalizaizobraženii AT tugaisb modelirovaniegeometriigranicyanodnoiplazmyvtriodnyhélektrodnyhsistemahvysokovolʹtnogotleûŝegorazrâdasispolʹzovaniemkompʹûternogoanalizaizobraženii |