Моделирование триодных источников электронов высоковольтного тлеющего разряда с пластинчатым управляющим электродом и коническим анодом

И.В. Мельник, д-р техн. наук
Национальныйпр-т Победы, 37, корпус 12, 2203,
тел. (044) 4068292, (044) технический университет Украины
«Киевский политехнический ин-т»
(Украина, 03056, Киев, 2049505; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)

АННОТАЦИЯ

Рассмотрена методика моделирования триодных источников электронов высоковольтного тлеющего разряда (ВТР) с пластинчатым управляющим электродом и коническим анодом. Предлагаемая методика основана на итерационном алгоритме, позволяющем определять термодинамические параметры свободных электронов в анодной плазме с учетом электрических параметров модели и электрофизических параметров используемых материалов электродов и рабочего газа. В результате моделирования получены зависимости энергетической эффективности источников электронов от ускоряющего напряжения, напряжения горения вспомогательного разряда и приведенного давления в разрядном промежутке. Установлено, что энергетическая эффективность источников электронов ВТР с пластинчатым управляющим электродом и коническим анодом составляет от 70 до 85%.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

триодный источник электронов, высоковольтный тлеющий разряд, электрическое управление током разряда, анодная плазма, энергетическая эффективность.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ладохин С.В., Левицкий Н.И., Чернявский В.Б. и др. Электроннолучевая плавка в литейном производстве. Киев: «Сталь», 2007. — 605 с.
2. Grechanyuk M.I., Melnyk A.G., Grechanyuk I.M. et al. Modern electron beam technologies and equipment for melting and physical vapor deposition of different materials // Elektrotechnica and Electronica (E+E), 2014, vol. 49, № 5—6, р. 115—121.
3. Mattausch G., Zimmermann B., Fietzke F. et al. Gas discharge electron sources — proven and novel tools for thin-film technologies // Ibid., 2014, vol. 49, № 5—6, p. 183—195.
4. Feinaeugle P., Mattausch G., Schmidt S., Roegner F.H. A new generation of plasma-based electron beam sources with high power density as a novel tool for high-rate PVD // Society of Vacuum Coaters. 54-th Annual Technical Conference Proceedings, Chicago, 2011, p. 202—209.
5. Yarmolich D., Nozar P., Gleizer S. et al. Characterization of deposited films and the electron beam generated in the pulsed plasma deposition gun // Japanese Journal of Applied Physics, 2011, vol. 50, 08JD03.
6. Mattausch G., Scheffel B., Zywitzki O. et al. Technologies and tools for the plasma-activated EB high-rate deposition of Zirconia // Elektrotechnica and Electronica (E+E), 2012, vol. 47, № 5—6, p. 152—158.
7. Мельник И.В. Обобщенная методика моделирования триодных источников электронов высоковольтного тлеющего разряда // Электрон. моделирование, 2013, 35, №4, c. 93—107.
8. Denbnovetsky S.V., Melnyk V.I., Melnyk I.V., Tugay B.A. Model of control of glow discharge electron gun current for microelectronics production applications. // Proc. of SPIE. Sixth International Conference on “Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics”, 2003, vol. 5065, p. 64—76.
9. Шиллер З., Гайзиг У., Панцер З. Электроннолучевая технология. М.: Энергия, 1980, 528 с.
10. Рыкалин Н.Н., Зуев И.В., Углов А.А. Основы электроннолучевой обработки материалов. М.: Машиностроение, 1978, 239 с.
11. Grechanyuk N., Kucherenko P., Grechanyuk I., Shpack P. Modern technologies and equipment for obtaining of new materials and coatings// Elektrotechnica and Electronica (E+E), 2006, vol. 41, № 5—6, p. 122—128.
12. Pinto T., Buxton A., Neailey K., Barnes S. Surface engineer improvements and opportunities with electron beams// Ibid. 2014, vol. 49, № 5—6, p. 221—225.
13. Мельник И.В. Оценка времени увеличения тока высоковольтного тлеющего разряда в триодной электродной системе при подаче управляющих импульсов // Изв. вузов. учебных заведений. Радиоэлектроника, 2013, 56, № 12, с. 51—61.
14. Melnyk I.V. Simulation of time of current increasing in impulse triode high voltage glow discharge electron guns // Electrotechnic and Electronic (E +E), 2014, vol. 49, №5—6, p. 254—258.
15. Мельник И.В., Тугай С.Б. Аналитический расчет положения границы анодной плазмы в высоковольтном разрядном промежутке при зажигании вспомогательного разряда // Известия вузов. Радиоэлектроника, 2012, 55, № 11, с. 50—59.
16. Завьялов М.А., Крейндель Ю.Е., Новиков А.А., Шантурин Л.П. Плазменные процессы в технологических электронных пушках. М.: Атомиздат, 1989, 256 с.
17. Новиков А.А. Источники электронов высоковольтного тлеющего разряда с анодной плазмой. М.: Энергоатомиздат, 1983, 96 с.
18. Грановский В.Л. Электрический ток в газах. Том 1. Общие вопросы электродинамики газов. М.—Л.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1952, 432 с.
19. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987, 592 с.
20. Велихов Е.П. Ковалев B.C., Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме. М.: Наука, 1987, 160 с.
21. Синкевич О.А. Стаханов И.П. Физика плазмы. Стационарные процессы в частично ионизированном газе. Учеб. пособие для вузов. М.: «Высшая школа», 1991, 191 с.
22. Мельник И.В., Тугай С.Б. Методика моделирования технологических источников электронов высоковольтного тлеющего разряда // Электрон. моделирование, 2010, 32, № 6, с. 31—43.
23. Ильин В.П. Численные методы решения задач электрофизики. М.: «Наука», 1985, 334 с.
24. Васильев В.П. Численные методы решения экстремальных задач: Учебное пособие для вузов. М. «Наука», 1988, 552 с.

МЕЛЬНИК Игорь Витальевич, д-р техн. наук, профессор кафедры электронных приборов и устройств Национального технического университета Украины «Киевский политехнический ин-т». В 1989 г. окончил Киевский политехнический ин-т. Область научных исследований — моделирование электроннолучевых технологических устройств, теория газового разряда, программирование и теория алгоритмов.

Полный текст: PDF (русский)