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: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.)

АННОТАЦИЯ

Розглянуто методику моделювання тріодних джерел електронів високовольтного тліючого розряду (ВТР) із пластинчатим електродом та конусним анодом. Запропонована методика базована на ітераційному алгоритмі, який дозволяє визначати термодинамічні параметри вільних електронів в анодній плазмі з урухуванням електричних параметрів моделі та електрофізичних параметрів використаних матеріалів електродів і робочого газу. В результаті моделювання отримано залежності енергетичної ефективності джерел електронів від прискорювальної напруги, напруги горіння допоміжного розряду та приведеного тиску у розрядному проміжку. Встановлено, що енергетична ефективність джерел електронів ВТР з пластинчатим електродом та конусним анодом складає від 70 до 85%.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

триодне джерело електронів, високовольтний тліючий розряд, електричне керування струмом рoзряду, анодна плазма, енергетична ефективність.

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)