Ученые КФУ усовершенствовали установки для плазменной обработки материалов

Сотрудники НИЛ «Проблемная радиоастрономическая лаборатория» Института физики Казанского федерального университета (КФУ) установили зависимость концентрации электронов, электронной и газовой температур в высокочастотном индукционном разряде пониженного давления от частоты электромагнитного поля. Научная работа велась в рамках проекта РНФ «Численное и экспериментальное исследование высокочастотной плазмы пониженного давления для модификации поверхностей функциональных материалов», которым руководит доцент кафедры радиофизики Института физики Александр Шемахин. Полученные исследователями КФУ данные представлены в журнале Plasma Sources Science and Technology.

Разрядная камера ВЧ-плазменной индукционной установки обработки материалов. Светятся метастабильные атомы плазмообразующего газа аргона. © scientificrussia.ru

«Высокочастотная индукционная плазма применяется в индукционных двигателях, с ее помощью полируют линзы, она используется для травления множества материалов различной природы, — рассказывает Александр Шемахин. — Как известно, индукционная плазма зажигается вследствие электромагнитного поля, образованного катушкой. Изменяя его частоту, можно добиться существенного улучшения согласования характеристик плазмы с ВЧ-генератором, не повышая мощности установки. Тем не менее частотная зависимость важных характеристик плазмы, таких как концентрация и температура электронов, еще не определялась физиками в широком диапазоне частот, чаще всего брали 2-3 наиболее используемые в экспериментах частоты».

Сначала была исследована зависимость концентрации электронов от частоты с помощью численной модели, сообщил инженер НИЛ Проблемная радиоастрономическая лаборатория Тимур Терентьев.

«Мы предположили, что при какой-то частоте имеется пик, максимальное значение концентрации электронов. Наше предположение подтвердилось, это значило, что есть определенная частота электромагнитного поля, которую лучше использовать для той или иной установки. До этого частоту электромагнитного поля выбирали исходя из разрешенного набора частот. Теперь частота превратилась в параметр, которым мы можем управлять, чтобы добиться наилучших показателей генерации плазмы. Это восхитительно!» — проинформировал исследователь.

Участники проекта, подытожил Александр Шемахин, смогли доказать, что можно увеличить концентрацию заряженных частиц, их температуру, а также получить оптимальную температуру несущего газа, подобрав частоту приложенного высокочастотного поля. Для этого не требуется вносить изменения в конструкцию газоразрядной камеры плазменной установки. Полученные научные результаты помогут при проектировании новых установок ВЧ-плазменной обработки материалов, а также будут способствовать улучшению характеристик существующих.

Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда

Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в телеграмм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈