| Popis: |
Звіт з НДР: 108 с., 34 рис., 56 посилань Об’єкт дослідження – фізичні процеси в високовольтному тліючому роз- ряді при генерації імпульсних електронних пучків та застосуванні їх для термоіонного осадження покриттів із наноструктурованих матеріалів. Мета роботи – вивчення можливостей та оптимальних умов нанесення покриттів із хімічних сполук методом імпульсного електронно-променевого випаровування в контрольованому газовому середовищі з його іонізацією. Методи дослідження – теоретичний аналіз, моделювання, експеримен- тальні дослідження. Проведено аналіз властивостей високовольтного тліючого розряду, по- казана можливість генерації імпульсних електронних пучків, які можуть зас- тосовуватися для імпульсного термоіонного осадження покриттів. Проведено теоретичний аналіз самоузгодженої електронно-іонної оптики тріодних електродних систем високовольтного тліючого розряду при їх роботі в імпульсному режимі. Результати моделювання показали, що в тріодних систе- мах високовольтного тліючого розряду ефективний фокальний діаметр елект- ронного пучка може бути в межах одиниць мм при струмі розряду сотні мА. При моделюванні геометрії плазмової межі використовувався удосконалений метод комп’ютерного аналізу фотографій розрядного проміжку. Проведено експериментальне дослідження генерації та формування ім- пульсних електронних пучків в високовольтному тліючому розряді з холодним катодом. Встановлено, що при використанні тріодних електродних систем з роз- виненою емісійною поверхнею холодного катоду і керуванням струмом розряду за допомогою допоміжних розрядів, можливе отримання імпульсних електрон- них пучків потужністю десятки кВт з питомою потужністю 105 – 106 Вт/см2. Досліджено керування струмом розряду за допомогою допоміжних розря- дів в імпульсному режимі роботи. Встановлено, що імпульсна модуляція електронного пучка високовольтного тліючого розряду з використанням допо- міжних розрядів можлива в діапазоні, який відповідає вимогам електронно- променевої технології (частота модуляції 10-200 Гц, в окремих випадках до 500 Гц, тривалість імпульсів 1 – 50 мс). Досліджено керування потужністю пучка регулюванням амплітуди, частоти або тривалості керуючих імпульсів, обрані оптимальні режими керування. Проведене експериментальне дослідження процесу термоіонного осад- ження покриттів із тугоплавких матеріалів шляхом імпульсного електронно- променевого випаровування та іонізації парогазового потоку в дуговому роз- ряді. Отримані покриття TiN та TiC з гладкою поверхнею та густою криста- лічною структурою. Середній розмір мікрокристалів становив 10 – 35 нм, що дозволяє характеризувати покриття як наноструктуровані. При апробації імпульсної термоіонної технології осадження покриттів сис- теми Al–O виявлено формування структур з нанорозмірними елементами, які забезпечили високу шорсткість поверхні покриттів. Встановлено, що фазовий склад цих покриттів є суміш кристалічної фази алюмінію і аморфного оксиду алюмінію. Вимірювання властивостей отриманих покриттів здійснювалось на експериментальному обладнанні, похибка вимірювань не перевищувала 20%. Результати проведених комплексних досліджень дозволяють здійснювати розробку газорозрядного технологічного обладнання для імпульсного елект- ронно-променевого термоіонного осадження наноструктурованих покриттів. |
