Исследование нестационарных процессов в пучково-плазменных реакторах, применяемых для обработки материалов и изделий медико-биологического назначения

Целью настоящей работы является изучение нестационарных процессов в пучково-плазменных плазмохимических реакторах, работающих в импульсно-периодических режимах и режимах со сканированием электронного пучка, при их использовании для формирования структур с поверхностно-распределенными свойствами в полимерных материалах и изделиях. На основе существующего электронно-пучкового плазмохимического реактора создана установка, позволяющая проводить физические и технологические эксперименты с электронно-пучковой и гибридной плазмой в импульсно-периодическом режиме генерации, а также с плазмой, возбуждаемой сканирующим электронным пучком в сводном объеме и внутри диэлектрических контейнеров. Получены экспериментальные данные об эволюции во времени электронной плотности в распадающейся ЭПП аргона в зависимости от параметров генерации ЭПП, а также данные о времени высвечивания распадающейся ЭПП. На основании полученных данных установлены характерные времена различных фаз распада ЭПП. Экспериментально обнаружено свечение потока удаленной плазмы, истекающего из контейнера, заполненного ЭПП аргона. Измерение времени полного высвечивания удаленной плазмы позволяет сделать предположение о существовании долгоживущих электронно-возбужденных состояний в ЭПП аргона в форвакуумном диапазоне давлений. В переходных режимах работы пучково-плазменного реактора с изменяющимся давлением плазмообразующего газа в потоке удаленной плазмы могут наблюдаться периодические структуры, подобные стратам. Предложены способы управления реакционным объемом с помощью задания специальных алгоритмов сканирования импульсно-периодического электронного пучка. Это позволяет контролировать интегральную дозу воздействия химически активных частиц плазмы на материал в каждой локальной зоне обрабатываемой поверхности и, тем самым, обеспечивать требуемый результат пучково-плазменной обработки, а также исключить радиационное и термическое повреждение материала. Показана возможность получения в плазме, управляемой импульсно-периодическим или сканирующим электронным пучком, материалов с заданным распределением поверхностных свойств. Таким способом были получены биосовместимые градиентные полимерные материалы для работы с клеточными культурами, в том числе изделия, имеющие сложную пространственную геометрию, а также одномерные и двумерные паттерны.