Обобщенная методика оценки и аппроксимации положения и формы границы анодной плазмы в электродных системах источников электронов высоковольтного тлеющего разряда

И.В. Мельник, д-р техн. наук
Национальный технический университет Украины
«Киевский политехнический ин-т им. Игоря Сикорского»,
(Украина, 03056, Киев, пр-т Победы, 37, кор. 12, 2203)
тел. (044) 4068292, (044) 2049505; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.),
А.В. Починок, канд. техн. наук
Учебно-научный ин-т информационных технологий и менеджмента
(Украина, 08201, Киевская обл., Ирпень, ул. Университетская, 31,
тел. (044) 4999362; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)

Èlektron. model. 2018, 40(5):77-90
https://doi.org/10.15407/emodel.40.05.077

АННОТАЦИЯ

Описанная методика определения положения и формы границы анодной плазмы в диодных и триодных электродных системах источников электронов высоковольтного тлеющего разряда (ВТР) основана на фотографировании разрядного промежутка и методе компьютерного анализа яркости изображений. При моделировании самосогласованной электронно-ионной оптики источников электронов ВТР граница анодной плазмы рассматривается как источник ионов и как прозрачный для электронов электрод с потенциалом, близким к потенциалу анода. Приведены карты яркости изображений разрядного промежутка для диодных и триодных электродных систем и описаны особенности алгоритмов анализа этих изображений. Использованы простые аналитические соотношения для описания геометрии границы плазмы в диодных и триодных электродных системах ВТР и для моделирования самосогласованной электронно-ионной оптики электродных систем ВТР. Расхождение между расчетными результатами моделирования и экспериментальными данными для моделируемых электродных систем составили 20—25 %.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

высоковольтный тлеющий разряд, анодная плазма, компьютерный анализ изображений, распознавание образов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Завьялов М.А, Крейндель Ю.Е., Новиков А.А., Шантурин Л.П. Плазменные процессы в технологических электронных пушках. М.: Энергоатомиздат, 1989, 256 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, No. 5—6, p. 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, No. 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, No. 5—6, p. 152—158.
7. 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, р. 64—76.
8. Denbnovetsky S.V., Felba J., Melnik V.I., Melnik I.V. Model Of Beam Formation In A Glow Discharge Electron GunWith A Cold Cathode // Applied Surface Science. 1997, No. 111, р. 288—294.
9. Ильин В.П. Численные методы решения задач электрофизики. М.: Наука, 1985, 336 с.
10. Мельник И.В., Тугай С.Б. Моделирование геометрии границы анодной плазмы в триодных электродных системах высоковольтного тлеющего разряда // Электрон. моделирование. 2012, 34, №1, с. 15—28.
11. Мельник И.В., Тугай С.Б. Аналитический расчет положения границы анодной плазмы в высоковольтном разрядном промежутке при зажигании вспомогательного разряда // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 2012, 55, № 11, с. 50—59.
12. Новиков А.А. Источники электронов высоковольтного тлеющего разряда с анодной плазмой. М.: Энергоатомиздат, 1983, 96 с.
13. Басараб М.А., Волосюк В.К., Горячкин О.В. и др. Цифровая обработка сигналов и изображений в радиофизических приложениях / Под ред. В.Ф. Кравченко. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007, 544 с.
14. Дейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн. Кн. 2 / Перевод с англ. М.: Финансы и статистика, 1987, 351 с.
15. Denbnovetsky S.V., Melnyk V.G., Melnyk I.V. High voltage glow discharge electron sources and possibilities of its application in industry for realising of different technological operations//IEEE Transactions on plasma science. 2003, Vol. 31, No. 5, ð. 987—993.

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

ПОЧИНОК Алина Владимировна, канд. техн. наук, доцент кафедры информационных систем и технологий Учебно-научного ин-та информационных технологий и менеджмента Университета государственной фискальной службы Украины. В 2007 г. закончила Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина. Область научных исследований — математическое моделирование и создание компьютерных программ для моделирования результатов
научных измерений, развитие методов и программного обеспечения для математической обработки научных данных.

Полный текст: PDF