ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ИМПУЛЬСНОГО УСКОРИТЕЛЯ ДУГОВОЙ ПЛАЗМЫ В ВАКУУМЕ

Для получения потока металлической плазмы разработан импульсный ускоритель вакуумной дуги и исследована его работа при вариации уровня вакуума в камере. При использовании электродов с аксиальной симметрией, показано формирование сначала тлеющего, а затем дугового разряда на катоде и дальнейшее ускорение плазмы анодным потенциалом. При высоком уровне вакуума 10−4 мбар наблюдали сжатие плазы к оси системы и пинчевание плазмы в собственном магнитном поле. Также работа установки сопровождается генерацией высокоскоростного потока, скорость которого, по крайней мере, на порядок выше скорости основного потока. Обсуждается механизм генерации плазмы и особенности его ускорения, а также условия получения покрытий на установке при различном уровне вакуума. Установка, разработанная в данной работе, отличается простотой конструкции и эффективностью.

1. Pelletier J., Anders A. Plasma-based ion implantation and deposition: A review of Physics, Technology, and Application. //IEEE Transactions on Plasma Science. – 2005. – Vol. 33. – No. 6. – P. 1944–1959.

2. Jüttner B. Cathode spots of electric arcs // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2001. – Vol. 34. – P. 103.

3. Aksenov I.I., Aksyonov D.S. Physical aspects of vacuumarc coating deposition // East Eur. J. Phys. – 2014. – Vol. 1. – No. 3. – P. 22–39.

4. Anders A. Cathodic arc. From Fractal Spots to Energetic Condensation. Springer Science /Business Media LLC. – 2008. https://doi.org/10.1007/978-0-387-79108-1

5. Rysanek F, Burton R. L., Keidar M. Macroparticle Charging in a Pulsed Vacuum Arc Thruster Discharge.//42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 9-12 July 2006, Sacramento, California. Published by the American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., AIAA 2006-4499.

6. I. Beilis. Cathode Spot Jets. Velocity and Ion Current // Plasma and Spot Phenomena in Electrical Arcs. Springer Series on Atomic, Optical, and Plasma Physics (SSAOPP) – 2020. – Vol. 113. – P. 347-420. https://doi.org/10.1007/978-3-030-44747-2

7. M. Song, Q. Zhou, W. Yang, Q. Sun, Y. Dong, H.Zhang, Z.Wang, Particle simulation on the ion acceleration in vacuum arc discharge // Plasma Sources Science and Technology. – 2023. – Vol. 32. – No. 9, (095002). https://doi.org/10.1088/1361-6595/aceeaf

8. A.V. Kozyrev, V. Yu. Kozhevnikov, N. S. Semeniuk, A.O. Kokovin, Initial kinetics of electrons, ions and electric field in planar vacuum diode with plasma cathode // Plasma Sources Science and Technology. – 2023. – 32, 10, (105010). https://doi.org/10.1088/1361-6595/acfff1

9. P.E. Belensov. Comments on the article “Collective acceleration of ions in systems with a virtual cathode” // Uspekhi Physics. – 2004. – Vol. 174. – No. 2.

10. Khoroshyh V.M. Kapelnaya phasa cathodnoy erosiy v stationarnoy vacuumnoy duge. Physicheskaya engineeria poverchnosty. – 2005. – Vol. 2, No. 4. – P. 200–213 (In Russ.).

11. Wegner K.et al., Design of metal nanoparticles synthesis by vapor flow condensation // Chem. Eng. Science. – 2002. – Vol. 57. – Issue. 10. – P. 1753–1762.

12. Miyazawa, K., Yoshitake, M., & Tanaka, Y. HRTEM analyses of the platinum nanoparticles prepared on graphite particles using coaxial arc plasma deposition // Journal of Nanoparticle Research. – 2017. – Vol. 19(6). doi:10.1007/s11051-017-3895-6

13. Baimbetov F. B, Zhukeshov A. M. and Amrenova A. U.. Dynamics of Plasma Flow Formation in a Pulsed Accelerator Operating at a Constant Pressure // Technical Physics Letters. – 2007/ – Vol. 33. – No. 1. – P. 77–79.

14. Mesyats G.A., Barengol'ts S.A. Mechanism of anomalous ion generation in vacuum arcs // Physics-Uspekhi. – 2002. – Vol. 45. – No. 10. – P. 1001–1018. https://doi.org/10.1070/PU2002v045n10ABEH001247

15. Вершок Б.А., Дормашев А.Б., Маргулев И.Я. и др. Получение нанопорошка вакуумным импульсно-дуговым методом // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. – 2006. – Вып. 2. – С. 31– 40.