Технология нанесения многослойных функциональных нанопокрытий при низких и сверхнизких давлениях

Цель: изучение влияния сверхзвукового потока газа на формирование пространственной структуры тлеющего разряда при низких и сверхнизких давлениях и создание технологии нанесения нанопокрытий. Предложен новый метод управления параметрами плазмы тлеющего разряда, представляющий значительный фундаментальный и прикладной интерес. Перспективными являются тлеющие разряды при низких давлениях и достаточно протяженных разрядных промежутках, использующиеся, например, для нанесения покрытий и др. Одним из необходимых условий существования тлеющего разряда является обязательное образование всех его прикатодных областей. С понижением давления продольные размеры последних увеличиваются, так как длина каждой области определяется главным образом количеством ионизирующих столкновений электронов с нейтральными частицами газа. Поэтому в условиях высокого вакуума для самоорганизации тлеющего разряда может не хватить межэлектродного пространства. Для решения этой проблемы предложен метод, который заключается в организации сверхзвукового потока газа в направлении, перпендикулярном электрическому полю. Тогда на пути электронов, набравших энергию в катодном слое, в области межэлектродного пространства, в которой осуществляется поперечный сверхзвуковой поток, искусственно образуется «частокол» из нейтральных частиц газа. Другими словами, создаются условия, аналогичные увеличению концентрации нейтральных частиц в выбранной области межэлектродного пространства, что приводит к увеличению ионизующих столкновений. При этом образуются все области разряда, включая и положительный столб. Разработан комбинированный экспериментально-теоретический способ определения распределений концентраций электронов и ионов в разрядной камере. Показано, что рост концентраций заряженных частиц в отрицательном свечении происходит не за счет интенсивной ионизации быстрыми электронами из катодных областей, а за счет замедления их дрейфового движения. Использование экспериментальной кривой распределения потенциала вдоль разрядной камеры и учет нелокальной зависимости коэффициента Таунсенда от напряженности электрического поля позволили получить распределение напряженности электрического поля и определить точный характер изменений концентраций заряженных частиц вдоль оси разряда. Изучены стелющийся по поверхности разряд и его взаимодействие как с проводящими, так и с диэлектрическими поверхностями.