Сборник тезисов 9-ой Международной научной конференции «современные достижения физики и фундаментальное физическое образование»
УПРАВЛЕНИЕ СВОЙСТВАМИ ПЫЛЕВОЙ ПЛАЗМЫ ПУТЕМ ИЗМЕНЕНИЯ ПА-
жүктеу/скачать 11,53 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- СОЗДАН ЛЫХ ИО С.К.Кодан
- ИЕ ПРОГ НОВ В ПЛ нова, Т.С.Р
- РАММНО ЛОТНОЙ Рамазанов
- ОГО МОДУ ПЛАЗМЕ в, Э.С.Сля
- УЛЯ ДЛЯ ИТС ямова, М.К
- РАСЧЕТА К. Исанова
- А ТОРМО а
- ТЯЖЕ- х мишеней этим же мишени, и плотной профилей і »
- ПОКРЫТИЯ, ПОЛУЧЕННЫЕ В ПЛАЗМЕ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО РАЗРЯДА А.М. Жүкешов, А.Т.Габдуллина,А.У.Амренова, Қ.Фермахан, М.Мухамедрысқызы, Ж.Рысбекова
- ПОЛУЧЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА КОАКСИАЛЬНОМ ПЛАЗМЕННОМ УСКОРИТЕЛЕ МЕТОДОМ РАСПЫЛЕНИЯ А.М.Жукешов, А.Т.Габдуллина, А.У.Амренова, Ж.М.Молдабеков, Қ.Серік
УПРАВЛЕНИЕ СВОЙСТВАМИ ПЫЛЕВОЙ ПЛАЗМЫ ПУТЕМ ИЗМЕНЕНИЯ ПА- РАМЕТРОВ ВНЕШНЕГО ПОЛЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО РАЗРЯДА Н.Х.Бастыкова 1 , С.К.Коданова 1 , Т.С.Рамазанов 1 , З.Донко 2 , Ж.А. Молдабеков 1 1 НИИЭТФ, КазНУ им. Аль-Фараби, Алматы, Казахстан 2 Институтфизики твердого телаи оптикиНИЦ физики им. Вигнера, Будапешт, Венгрия Пылевая плазма имеет ряд уникальных особенностей, которые привлекают внимание ученых со стороны различных отраслей физики [1]. Управление индивидуальными пылевыми частицами и их ансамблей представляют большой интерес для теоретического понимания фундаментальных свойств неидеальной системы и приложений. В последние годы, был достигнут значительный прогресс в управлении свойствами пылевой плазмы с использованием лазеров [1-3] и с помощью модификации внешних электрических и магнитных полей [4], [5]. В данной работе на основе метода частиц в ячейках и Монте-Карло исследуется влияние переменного напряжения на характеристики разряда, на высоту левитации пылевого слоя, который, как предполагается, состоит из монодисперсных частиц. Также показано, что The 9 th Interna achievements ____________ форма сиг нагрева пы В д давлении электрода подается п Расс рисунок 1 1) в 2) во постоянно На р сигнала во электроно электроно буждением мальной п плотности также изм Прос полученны (рис. 3) и ния посто увидеть, ч вблизи кр значения н Рисунок плазмы В сл венно изм тура элект ческого В объеме на ational Confere of physics and f _____________ гнала напр ылевой сис анной раб p=1,8 Па, ами L=55мм потенциал мотрим сл .), с амплит возбуждени озбуждение ого тока, ( рисунке 2, озбуждения ов следует ов и ионов м. Дополн плотности и в направ менить леви странствен ый от сред для случая оянного ток что наибол аев расшир находятся в 1 - Типы лучае напря меняется. Ра тронов пов Ч возбужд аблюдаются ence «Modern fundamental ph _____________ яжения вли стемы. боте иссле , частоте f м. Граничн (t), адруго ледующие т тудой 0 = ие разряда е разряда с (t) = 0 sin[ показаны р я. В случае к быстром в плазме н нительное с электроно влении зазе итацию выс нно-времен дней энерг я возбужде ка (рис. 4) лее высоки ряющихся в порядке ~ ы сигнало яжения с п асширение вышается д дения. Здес я аналогич hysical educatio _____________ ияет на зар едуется вы f=13,56 МГ ные услови ой заземле типы сигна 100 V: с гармонич с переменны [2π f RF t+ si распределе е напряжен му расшире на коэффиц смещение ов и ионов емленного соты пылев ные распр гии электр ения с пере показаны, ие значени слоев. В сл ~4 эВ, в то ов возбужд переменны е слоев стан до более вы сь T e дости ные значен on» _____________ 112 ряд пылево ысокочасто МГц. Темпер ия приводя н. алов напря ческим ВЧ ым напряж n[2π (2f RF )t ения плотн ния с перем ению слоев циент ~2.7 постоянно в и сдвига электрода вых частиц ределения ронов для еменным н , соответст ия эффекти лучае гарм время как дения Рис рас ион ым фазовым новится гор ысоких знач гает значен ния как пок October , _____________ ой частицы отный разр ратура газ ятся для э яжения на э напряжени жением и с t]]+ dc . остей элек менным фаз в, что прив , по сравне го тока пр ет положе а. Эти изм ц. (эффективн случая гар апряжение твенно. Ср ивной тем онического в плазменн сунок 2 спределени нов м сдвигом, раздо быст чений по с ния превыш казано на р 12-14, 2016, K ____________ ы, которая ряд в арг за T g =350K электродов, электрод с ием: (t) = дополните ктронов и и зовым сдви одит к уве ению с гар риводит к ние макси менения ха ной) темп рмоническо ем без допо авнивая ри пературы о ВЧ возбу ном объеме 2 - ие плотнос , динамика трее, и, след сравнению шающий 5 рис. 3. Kazakhstan, Alm _____________ обеспечив гоновой пл K, расстоян , на одини питанием 0 sin(2π f R ельным нап ионов для т игом, сильн еличению п рмонически уменьшени имума расп арактеристи ературы эл ого ВЧ воз олнительно исунки 3 и электронов уждения, на е порядка ~ Простран сти электр а электроно довательно со случаем эВ, в то в maty ________ ает способ лазме при ние между из которых (cмотрите f RF t); пряжением трех типов ный нагрев плотностей им ВЧ воз- ию макси- пределения ик разряда лектронов, збуждения ого смеще- и 4, можно в найдены аибольшие ~2 эВ. нственное ронов и ов сущест- о, темпера- м гармони- ремя как в б и у х е м в в й - - я а , я - о ы е - - - в Алматы, Қа _________ Рисунок распредел случая гар Рабо Казахстан [1] M strong corr [2] J complex p Flows and Review Le [3] E senberg (2 netic field. [4] S Shiratani, asymmetry [5] T Sources Sc СОЗДАН ЛЫХ ИО С.К.Кодан НИИЭТФ, Основное будет пр энерговыд ионизацио высокотем азақстан, 12-1 _____________ 3 - Пр ление темп рмоническо ота выпол н в рамках M. Bonitz, relations. Re Jan Schabli plasmas. Phy d Shear Vi etters 93, p. Edward Th 015, March 22, p. 0307 S. Iwashita and U. Cz y effect: exp T. Lafleur ci. Technol. ИЕ ПРОГ НОВ В ПЛ нова, Т.С.Р , КазНУ им энерговыд роходить в делением. онные по мпературно 4 қазан,2016 _____________ ространстве пературы ого ВЧ возб лнена при гранта309 C. Henning ep. Prog. Ph inski, Frank ys. Plasmas iscosity in 155004. omas, Jr., B h). Observat 701. , E. Schuen zarnetzki (2 perimental, (2015) Mu submitted. РАММНО ЛОТНОЙ Рамазанов м. Аль-Фара деление пу в плотной Таким обр отери бу ой плазмы 9-ші Хал _____________ енно-време электроно буждения поддержк 97/ГФ4 20 g, and D. B hys., 73,p.0 k Wieben, s, 22, p.043 a Two-Dim Brian Lynch tions of imp ngel, J. Sch 2013, June) simulation ulti-harmoni ОГО МОДУ ПЛАЗМЕ в, Э.С.Сля аби, Алмат учка тяжел й, высоко разом, про удут обу [1-2]. След лықаралық ғыл _____________ 113 енное овдля Рис рас слу кеМинистер 16(ИПС-9) Block (2010 66501 Dietmar B 3703; V. N mensional h, Uwe Kon posed order hulze, P. Ha . Transport and modeli ic excitatio УЛЯ ДЛЯ ИТС ямова, М.К ты, Казахс лых ионов отемперату обеги тяже условлены довательно лыми конферен _____________ сунок 4 - пределени учая переме ерства обр ). 0, May). Co Block (2015 osenko and Yukawa Sy nopka, Rob red structure artmann, Z. t control of ng. J. Phys. on of capac РАСЧЕТА К. Исанова стан в разных урной пла лых много тормозн о, знание в нция «Физикан жəне і _____________ Простран е температ енного ВЧ разования omplex pla 5, April). A d J. Goree ( ystem (Dus bert L. Merl es in a dust Donkó, G. f dust parti . D: Appl. P citively cou А ТОРМО а типах терм азме, обра озарядных ной спос величин пр ның заманауи ж іргелі физикал _____________ нственно-в туры элект возбужден и науки Р smas: a lab An optical t (2004, Octo sty Plasma lino, and M ty plasma at Uchida, K icles via th Phys. 46, p. upled plasm ОЖЕНИЯ Т моядерных азованной ионов в м обностью робегов и жетістіктері ық білім беру» __________ ременное троновдля ния Республики boratory for tweezer for ober) Shear a). Physical Marlene Ro- t high mag- K. Koga, M. he electrical 245202. mas. Plasma ТЯЖЕ- х мишеней этим же мишени, и плотной профилей і » и r r r l - - . l a й е и й й The 9 th International Conference «Modern achievements of physics and fundamental physical education» October , 12-14, 2016, Kazakhstan, Almaty ______________________________________________________________________________________________________ 114 энерговыделения тяжелых, заряженных частиц в плазме позволят более точно рассчитать конструкцию термоядерной мишени.Разработанный программный модуль по торможению тяжелых ионов в полной и частично ионизованной плазмеинерционного термоядерного синтеза (ИТС) реализован на основе объектно-ориентированного языка С#, для графического отображения результатов использован набор компонентов ZedGraph (рис.1). C# - типобезопасный объектно-ориентированный язык, предназначенный для разработки разнообразных безопасных и мощных приложений, выполняемых в среде .NET Framework.Visual C# предоставляет развитый редактор кода, конструкторы с удобным пользовательским интерфейсом, встроенный отладчик и множество других средств, упрощающих разработку приложений на базе языка C# [3-4].Программный модуль сочетает в себе пользовательский интерфейс пакета с мощными алгоритмами и численными методами высокого уровня. Рисунок 1 – Программный модульпо расчету торможения тяжелых ионов Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Республики Ка- захстан в рамках гранта 3083/ГФ4 (2016). [1] GabdullinM.T., KodanovaS.K., RamazanovT.S., IssanovaM.K., IsmagambetovaT.N. 2016 Nukleonika 61, 2, 125 [2] Issanova M K, Kodanova S K, Ramazanov T S, Bastykova N Kh, Moldabekov Zh A and Meister C-V 2016 Laser and Particle Beams 34 457-466 [3] Рихтер Д. CLR via C#. Программирование на платформе Microsoft .NETFramework 4.5 на языке C#. 4-е изд., изд. Питер, 2015. – 896 с. [4] НагелК., ИвьенБ., ГлиннДж., УотсонК., СкиннерМ. C# 4.0 и платформа .NET 4 для профессионалов, изд. Вильямс, 2011. – 1440 с. 9-ші Халықаралық ғылыми конференция «Физиканың заманауи жетістіктері Алматы, Қазақстан, 12-14 қазан,2016 жəне іргелі физикалық білім беру» ______________________________________________________________________________________________________ 115 ПОКРЫТИЯ, ПОЛУЧЕННЫЕ В ПЛАЗМЕ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО РАЗРЯДА А.М. Жүкешов, А.Т.Габдуллина,А.У.Амренова, Қ.Фермахан, М.Мухамедрысқызы, Ж.Рысбекова Казахский национальный университет имени аль-Фараби Научно-исследовательский институт экспериментальной и теоретической физики К актуальным проблемам материаловедения относится разработка технологий улучшения эксплуатационных характеристик поверхности материала различных конструкций и изделий. Одним из путей решения поставленной задачи может быть нанесение покрытий методом плазменного напыления. Плазменное напыление находит широкое применение в тех отрас- лях промышленности и техники, где необходима защиты деталей машин и изделий от интен- сивного износа, коррозии, эрозии, кавитации, абразивного износа, угара, тепловых ударов [1,2]. Напыление производится в вакуумных установках типа ВДУ-1, которые характеризу- ются формированием плазменного потока с определенными параметрами. В данной работе эксперименты по напылению проводились на ВДУ при напряжении на аноде выше 50 В и давлении 2·10 -3 мм.рт.ст. Работа испарителя основана на эрозионном разрушении поверхностного слоя катода в процессе горения электрической дуги, возникшей в разрядном промежутке между катодом и анодом.Зажигание дугового разряда обеспечива- лось пропусканием поджигающего импульса с амплитудой ~ 10 кВ.В электродной системе ВДУ-1 в качестве катода применялась медь. Ток нагрузки испарителя регулировался ступе- нями от 5 до 75 А, при напряжении на дуге не менее 20 В.При этом плотность тока в катод- ных пятнах достигала 10 6 -10 7 А/см 2 , а плотность энергии - от 10 5 до 10 8 Вт/см 2 . Значения напряжения в разряде лежали в диапазоне 60-140В соответственно [3]. Распыляемый материал наносился на поверхность образцов из нержавеющей стали. Образцы стали были обработаны одинаковым количеством импульсов плазмы при разных ускоряющих напряже- ниях в течении 40 мин. Для определения радиуса и эффективности распыления образцы нержавеющей стали помещались на держатель и обрабатывались одновременно. Химический состав исследуемого покрытия определялся методом рентгеноспектраль- ного анализа на Pegasus 2000. Наличие меди (до 71,47 % и 92,56%) показывает эффективность процесса напыления. Кроме того, было обнаружено увеличение содержания углерода с 2,09до16,76% и уменьшение железа и хрома ~ в 7 и 10 раз соответственно. Методами растровой электронной микроскопии и Виккерса были исследованы топография и твердость медного покрытия. Исследования, представленные в данной работе, проводились в рамках гранта №3111 ГФ 4/2016. Литература 1. Жукешов А.М., Баймбетов Ф.Б., Ибраев Б.М. Импульсные ускорители плазмы и их технологическое применение. – Алматы: «Қазақ университеті», 2009. – 134 с. 2. Углов В.В., Черенда Н.Н., Анищик В.М., Асташинский В.М., Квасов Н.Т. Модифи- кация материалов компрессионными плазменными потоками. –Минск: БГУ, 2013. – 248 с. 3. Zhukeshov A.M., Gabdullina A.T., Amrenova A.U., Fermahan K., Serik K., Ahmetzha- nova N.N., Erenbayeva Zh.K., Rysbekova Zh.R. The specifics of coatings by pulsed arc method // Physical Science and Technology. – 2015. – Vol. 2 (No. 2). – P. 49-52. The 9 th International Conference «Modern achievements of physics and fundamental physical education» October , 12-14, 2016, Kazakhstan, Almaty ______________________________________________________________________________________________________ 116 ПОЛУЧЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА КОАКСИАЛЬНОМ ПЛАЗМЕННОМ УСКОРИТЕЛЕ МЕТОДОМ РАСПЫЛЕНИЯ А.М.Жукешов, А.Т.Габдуллина, А.У.Амренова, Ж.М.Молдабеков, Қ.Серік Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан Научно-исследовательский институт экспериментальной и теоретической физики Изучение процессов распыления и эрозии конструкционных материалов при воздействии на них высокотемпературных импульсных плазменных потоков представляет собой актуальную задачу как для развития представлений о физических механизмах распыления в нестацио- нарных условиях, так и для практических приложений. Известно, что при воздействии пуч- ками ионов, распыление происходит за счет взаимодействия ионов с кристаллической ре- шеткой, поэтому в стационарном режиме скорость распыления невелика[1]. В то же время, для импульсных потоков характерны большие плотности тока, что приводит к плавлению поверхности, интенсивному испарению атомов с поверхности и образованию приповерхно- стной плазмы.Как показали исследования, плотность приповерхностной плазмы может дос- тигать значений порядка 10 16 -10 18 см -3 , а ее температура - нескольких электрон-вольт. При таких параметрах, под воздействием поверхностной плазмы возможны некоторые виды эмиссии атомов с поверхности. Таким образом, под распылением при импульсном воздейст- вии следует понимать унос материала с поверхности мишени потоком налетающей плазмы, с учетом всех перечисленных факторов. Кроме этого, наличие плазмы стимулирует гидроди- намические эффекты, что приводит к образованию определенной микроструктуры и рельефа поверхности после ухода плазмы. При импульсном воздействии плазмы количество эмити- рованных атомов может быть велико, однако однократный характер воздействия ставит ог- раничение на скорость распыления. Очевидно, что для получения осажденных пленок доста- точной толщины и сплошности, необходимо использовать многократное или периодически повторяющееся воздействие. Эксперимент проводился на импульсном плазменном ускорителе КПУ-30 в лаборато- рии НИИЭТФ КазНУ им.аль-Фараби [2].Был использован режим работы ускорителя со сплошным наполнением рабочей камеры воздухом при остаточных давлениях 0,05-0,1 Торр. В этом режиме энергия плазменного сгустка, формируемого в КПУ, составляла 30–50 Дж/см 2 , длительность импульса – 15 мкс. В зависимости от параметров заряда поперечный диаметр потока плазмы составляет 6-8 см. Эксперименты проводились на разных типах ма- териалов мишеней – алюминии, меди, нержавеющей стали. В качестве подложек использо- валась нержавеющая сталь 12Х18H10T толщиной 1 мм. На всех материалах мишеней наблюдалось плавление поверхности в месте попадания плазмы. После попадания на поверхность мишени поток плазмы отражался в широком те- лесном угле, в результате растекания по поверхности. Далее, после отражения от горизон- тальной подложки, поток плазмы попадал на вертикальную подложку. На горизонтальных подложках в эпицентре попадания потока плазмы, наблюдались участки с расплавленной поверхностью (участок 2 на рисунок1 а). На периферии формиро- вались тонкие пленки с неравномерной толщиной (участок 1). В случае вертикально распо- ложенных подложек, наряду с ярко выраженной тонкой пленкой с радужной поверхностью на периферии, вблизи эпицентра (на рисунке1 б сверху) при энергии более 30 Дж/см 2 наблю- дается участок расплавления. При энергии 50 Дж/см 2 вокруг области расплавления наблю- даются металлические капли из материала мишени. Алматы, Қа _________ Дал стики пок пульсов. Д 3) и скани состава р подложек содержащ Таблица 1 El C Cr Mn Fe Ni Cu To Из ан всегда при пени проя ускорител эрозии де пыль. Расп ле поверхн сится пото ложки и р ния в виде Лите 1 поверхнос физическа 2 ционных крытых си азақстан, 12-1 _____________ лее исслед крытий. Ан Для диагно ирующий эл аспыленно (Pegasus 2 щей тонкую - Данные ement K r K n K e K i K u K otal нализа резу исутствуют являются п ля плазмы талей уско пыление м ность миш оком плазм рассеиваетс е капель. ература Жукешов сти металло ая. – 2010, № Жукешов материалов истем. – Т.2 2 4 қазан,2016 _____________ а - гор Рисунок дован струк нализ прод стики пове лектронны ого матери 2000). Данн пленку. РСА подло Mass, 5,1 13,06 8,53 69,58 1,27 2,27 100 ультатов м т эрозия ма при давлени с высокой орителя на материала м шени распла мы и попад ся, а матери А.М., Габ ов по возде №2(33), –С А.М., Габд в после им 2, Вып. 9. – 9-ші Хал _____________ а ризонтальн к1 - Фотогр ктурно-фаз дуктов осаж ерхности м й (Quanta 2 иала был с ные элемен ожки из нер , % 6 можно сдел атериалов э иях ниже 0 температу подложка мишени про авляется, и дает на под иал мишен бдуллина А ействием и С. 8-14. дуллина А. мпульсной – 2007. – С 1 лықаралық ғыл _____________ 117 ая, рафии пове зовый сост ждения на материалов 200i 3D) ми сделан рен нтного сост ржавеющей Error, % 0,16 0,19 0,28 0,3 0,57 0,72 - ать вывод, электродов 0,1 Торр. Э урой при п ах образует оисходит с материал дложку. Да ни конденси А.Т., Пак С импульсных .Т. Измене плазменно С.40-45. лыми конферен _____________ б – вертик ерхности п тав и опред подложках применяли икроскопы нтгеноспек тава предст й стали % что в рабо в и диэлект Это обуслов пониженном тся тонкая с участием мишени по алее плазма ируется по С.П., Амрен х потоков п ение разме ой обработ нция «Физикан жəне і _____________ б кальная подложек делены фи х производ ись металло . Для опред ктральный тавлены в т At, % 19,9 11,76 7,27 58,34 1,01 1,67 100 очей камере триков, кот влено форм м давлении окисная п поверхнос опадает в п а расплавля периферии нова А.У. плазмы. Ве ера зерна и тки // Проб ның заманауи ж іргелі физикал _____________ изические х дился после ографическ деления хи анализ по таблице дл е ускорител торые в бол мированием и газа. Как пленка и у стной плазм плазму. Зат яет поверх и области р // Структу естник Каз твердости блемы эво жетістіктері ық білім беру» __________ характери- е 5–20 им- кий (ПМТ- имического оверхности ля области, K 1,1018 16,5638 8,8226 70,4995 1,0398 1,8702 - ля КПУ-30 льшей сте- м в канале к результат углеродная мы. Внача- тем он уно- ность под- расплавле- урирование НУ. Серия и конструк- люции от- і » - - - о и , 0 - е т я - - - - е я - - The 9 th International Conference «Modern achievements of physics and fundamental physical education» October , 12-14, 2016, Kazakhstan, Almaty ______________________________________________________________________________________________________ 118 жүктеу/скачать 11,53 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|