Генерация и исследование пучковой и газоразрядной плазмы для модификации материалов и электрореактивного движения.

Объектом исследования являлась пучковая и газоразрядная плазма, создаваемая при повышенных (форвакуумных) давлениях рабочего газа. Цель работы заключалась в определении физических механизмов, обеспечивающих генерацию такой плазмы при взаимодействии электронного пучка с диэлектрической мишенью, в использовании результатов для создания научных основ технологий электронно-лучевой и ионно-плазменной модификации диэлектрических изделий и синтеза покрытий, а также в апробировании полученных результатов для исследования физических процессов в маломощных миниатюрных импульсных вакуумно-дуговых двигателях. Использовался комплексный подход с применением экспериментальных методов, оценочных расчетов и численного моделирования. Для генерации пучковой плазмы и электронно-лучевого облучения диэлектриков в форвакуумной области давлений использовался уникальный форвакуумный плазменный источник непрерывного электронного пучка электронов. Параметры и масс-зарядовый состав пучковой плазмы исследовались с применением сертифицированного либо специально созданного экспериментального оборудования для зондовой, масс-зарядовой диагностики пучковой плазмы и тепловизионной диагностики мишеней. Тяговые характеристики электрореактивного двигателя исследовались на уникальном динамическом торсионном тяговом стенде, импульсные процессы исследовались с применением цифровых осциллографов и чувствительных быстродействующих зондов. В результате работы, выявлен определяющий вклад в ионизационные процессы вторичной электронной и ионно-электронной эмиссии с поверхности мишени, облучаемой в форвакуумной области давлений электронным пучком. Предложены экспериментальные методы для оценки коэффициента вторичной электронной эмиссии диэлектрической мишени и ее потенциала. Предложен и реализован метод получения многослойных металлодиэлектрических защитных и функциональных композитных покрытий, основанный на последовательном электронно-лучевом испарении в форвакуумной области давлений металлических и диэлектрических мишеней. Показано, что электронно-лучевое осаждение защитного борсодержащего покрытия на межэлектродную поверхность миниатюрного вакуумно-дугового двигателя обеспечивает кратное повышение его ресурса, а добавление второй ступени двигателя – увеличение полной и удельной тяги устройства. Результаты работы могут быть использованы в широкой номенклатуре электроразрядных систем и устройств на их основе, в том числе, в миниатюрных электрореактивных двигателях.