Формирование импульсно-периодических пучков ионов металлов субмиллисекундной длительности с высокой плотностью мощности

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Представлены результаты исследований импульсно-периодического формирования пучков ионов алюминия, хрома и титана субмиллисекундной длительности на основе источника с генерацией плазмы непрерывным вакуумным дуговым разрядом. Высокая импульсная плотность мощности в ионном пучке достигается за счет баллистической фокусировки ионов с помощью одноэлектродного сеточного экстрактора в виде части сферы. Для очистки пучка ионов в области его кроссовера от микрокапельной фракции плазмы вакуумной дуги использован метод, основанный на эффекте солнечного затмения. Исследованы особенности и закономерности генерации пучков ионов трех металлов при длительности импульсов 450 мкс, ускоряющем напряжении до 40 кВ, с плотностью мощности в импульсе, превышающей 105 Вт/см2. Установлено, что устойчивое формирование импульсно-периодических пучков ионов металлов высокой интенсивности при субмиллисекундной длительности на основе плазмы вакуумной дуги достигается благодаря ионно-электронной эмиссии, компенсирующей уход плазменных электронов в ускоряющий зазор.

About the authors

A. I. Ryabchikov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: dektyarev@tpu.ru
Lenina Ave., 30, Tomsk, 634050

S. V. Dektyarev

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: dektyarev@tpu.ru
Lenina Ave., 30, Tomsk, 634050

A. V. Gurulev

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: dektyarev@tpu.ru
Lenina Ave., 30, Tomsk, 634050

References

  1. Shulov V.A., Paikin A.G., Teryaev D.A., Bytsenko O.A., Engel'ko V.I., Tkachenko K.I. // Inorganic Materials: Applied Research. 2013. V. 4. P. 189. http://doi.org/10.1134/S2075113313030118
  2. Коваль Б.А., Месяц Г.А., Озур Г.Е., Проскуровский Д.И., Янкелевич Е.Б. Сильноточные импульсные электронные пучки в технологии. Сборник / Отв. ред. Г.А. Месяц. Новосибирск: Наука, 1983.
  3. Ozur G.E., Proskurovsky D.I. // Plasma Phys. Rep. 2018. V. 44. P. 18. http://doi.org/10.1134/S1063780X18010130
  4. Vorobyov M.S., Teresov A.D., Moskvin P.V., Koval N.N., Doroshkevich S.Y., Shin V.I. // 7th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE), Tomsk, Russia, 2020. P. 492. http://doi.org/10.1109/EFRE47760.2020.9241895
  5. Kaikanov M., Kozlovskiy A., Abduvalov A., Dukenbayev K., Zdorovets M.V., Tikhonov A. // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2019. V. 30. P. 15724. http://doi.org/10.1007/s10854-019-01958-x
  6. Kuang X., Li L., Wang L., Li G., Huang K., Xu Y. // Surf. Coatings Technol. 2019. V. 374. P. 72. http://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.05.055
  7. Ryabchikov A.I., Dektyarev S.V., Korneva O.S., Lopatin I.V., Sivin D.O., Ivanov Y.F. // 7th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE). 2020. P. 702. http://doi.org/10.1109/EFRE47760.2020.9242058
  8. Rej D.J., Davis H.A., Olson J.C., Remnev G.E., Zakoutaev A.N., Ryzhkov V.A., Strurs V.K., Isakov I.F., Shulov V.A., Nochevnaya N.A., Stinnett R.W., Neau E.L., Yatsui K., Jiang W. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1997. V. 15. P. 1089. http://doi.org/10.1116/1.580435
  9. Shulov V.A., Nochovnaya N.A., Remnev G.E., Pellerin F., Monge-Cadet P. // Surf. Coat. Technol. 1998. V. 99. P. 74. http://doi.org/10.1016/S0257-8972(97)00408-8
  10. Bandura N., Byrka O.V., Chebotarev V.V., Garkusha I.E., Makhlaj V.A., Medvedev V., Taran V.S., Tereshin V.I., Skoblo T.S., Pugach S.G. // Intern. J. Plasma Environ. Sci. Technol. 2011. V. 5. P. 2. http://doi.org/10.34343/ijpest.2011.05.01.002
  11. Garkusha I.E., Byrka O.V., Chebotarev V.V., Derepovski N.T., Müller G., Schumacher G., Poltavtsev N.S., Tereshin V.I. // Vacuum. 2000. V. 58. P. 195. http://doi.org/10.1016/S0042-207X(00)00168-8
  12. Uglov V.V., Cherenda N.N., Anishchik V.M., Stalmashonak A.K., Astashinski V.M., Mishchuk A.A. // Vacuum. 2007. V. 81. P. 1341. http://doi.org/10.1016/j.vacuum.2007.01.041
  13. Poate J.M., Foti G., Jacobson D.C. Surface Modification and Alloying by Laser, Ion, and Electron Beams. Berlin: Springer, 2013.
  14. Wang D., Yang Y., Guo T., Xiong X., Xie Y., Li K., Li B., Ghali M. // Sol. Energy. 2021. V. 213. P. 118. https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.11.041
  15. Huang J. // Optik. 2021. V. 226. 165437. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.165437
  16. Li Y., Wu Y., Wang W., Lei M., Li X. // Surf. Coat. Technol. 2021. V. 405. 126567. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126567
  17. Williams J.S., Poate J.M. Ion Implantation and Beam Processing. Orlando: Academic, 1984.
  18. Wang F., Khan A., Ayaz M., Ahmad I., Nawaz R., Gul N. // J. Math. 2020. V. 2020. 8875976. https://doi.org/10.1155/2020/8875976
  19. Anders A. Handbook of Plasma Immersion Implantation and Deposition. New York: John Wiley & Sons, 2000.
  20. Komarov F.F., Yuvchenko V.N. // Tech. Phys. 2003. V. 48. P. 717. https://doi.org/10.1134/1.1583824
  21. Белый А.В., Кукареко В.А., Лободаева О.В. Ионно-лучевая обработка металлов, сплавов и керамических материалов. Минск: Беларус. навука, 1998.
  22. Kozlov E.V., Ryabchikov A.I., Sharkeev Yu.P., Stepanov I.B., Fortuna S.V., Sivin D.O., Kurzina I.A., Prokopova T.S., Mel'nik I.A. // Surf. Coat. Technol. 2002. V. 158. P. 343. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(02)00275-X
  23. Moncoffre N., Jagielski J. // Surf. Coat. Technol. 1994. V. 65. P. 30. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(94)80005-7
  24. Shipilova O.I., Gorbunov V.L. Paperny S.P., Chernykh A.A., Dresvyansky V.P., Martynovich E.F., Rakevich A.L. // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 393. 125742. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125742
  25. Zatsepin D.A., Boukhvalov D.W., Zatsepin A.F., Mikhaylov A.N., Gerasimenko N.N., Zaporochan O.A. // J. Mater. Sci. 2021. V. 56. P. 2103. https://doi.org/10.1007/s10853-020-05319-6
  26. Hutchings R. // Mater. Sci. Eng. A. 1994. V. 184. P. 87. https://doi.org/10.1016/0921-5093(94)91023-5
  27. Zhang L.C., Chen L.Y., Wang L. // Adv. Eng. Mater. 2020. V. 5. 1901258. https://doi.org/10.1002/adem.201901258
  28. Pelletier J., Anders A. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2005. V. 33. P. 1944. https://doi.org/10.1109/TPS.2005.860079
  29. Wei R. // Surf. Coat. Technol. 1996. V. 83. P. 218. https://doi.org/10.1016/0257-8972(95)02828-5
  30. Wilbur P.J., Davis J.A., Wei R., Vajo J.J., Williamson D.L. // Surf. Coat. Technol. 1996. V. 83. P. 250. https://doi.org/10.1016/0257-8972(95)02830-7
  31. Ryabchikov A.I., Sivin D.O., Ananin P.S., Ivanova A.I., Lopatin I.V., Korneva O.S., Shevelev A.E. // Surf. Coat. Technol. 2018. V. 355. P. 129. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.02.110
  32. Ryabchikov A.I., Kashkarov E.B., Shevelev A.E., Obrosov A., Sivin D.O. // Surf. Coat. Technol. 2019. V. 372. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.05.020
  33. Ryabchikov A.I. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2021. V. 49. P. 2529. https://doi.org/10.1109/TPS.2021.3073942
  34. Ryabchikov A.I., Ryabchikov I.A., Stepanov I.B., Dektyarev S.V. // Rev. Sci. Instrum. 2006. V. 77. 03B516. https://doi.org/10.1063/1.2171674
  35. Ryabchikov A.I., Ananin P.S., Dektyarev S.V., Sivin D.O., Shevelev A.E. // Vacuum. 2017. V. 143. P. 447. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.03.011
  36. Koval T.V., Ryabchikov A.I., An T.M.K., Shevelev A.R., Sivin D.O., Ivanova A.I., Paltsev D.M. // Journal of Physics: Conference Series. 2018. V. 1115. 032007. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1115/3/032007
  37. Ryabchikov A.I., Tarakanov V.P., Korneva O.S., Sivin D.O., Gurulev A.V. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2022. V. 533. P. 29. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2022.10.015
  38. Brown I.G., Godechot X. // IEEE Transactions on Plasma Science. 1991. V. 19. P. 713. https://doi.org/10.1109/27.108403

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».