Розробка та дослідження газорозрядного обладнання для імпульсного електронно-променевого випаровування та іонно-плазмового осадження наноструктурованих покриттів

Проведений аналіз властивостей високовольтного тліючого розряду з холодним катодом та анодною плазмою, направлений на визначення можливостей використання газорозрядних джерел електронів в розробці технологічного обладнання для імпульсного електронно-променевого випаровування та іонно-плазмового осадження покриттів. Показано, що при використанні газорозрядних джерел електронів тріодного типу з електричним керуванням струмом пучка за допомогою допоміжних розрядів забезпечується отримання імпульсних електронних пучків з питомою потужністю до 105 – 106 Вт/см2 при загальній потужності десятки кВт. При цьому частота модуляції потужності електронного пучка становить 10 – 500 Гц, а тривалість імпульсів – 1 – 50 мс.

Обґрунтовано вибір для застосування при імпульсному іонно-плазмовому осадженні покриттів вакуумно-дугового розряду, як технічно простого і достатньо ефективного для іонізації парового потоку та робочих газів, що вводяться в технологічний об’єм при електронно-променевому випаровуванні.
Розроблена математична модель та проведено комплексне моделювання енергетичних та часових характеристик тріодних гармат високовольтного тліючого розряду, а також самоузгодженої електронно-іонної оптики тріодних газорозрядних електронних гармат. Запропонована модель основана на аналізі взаємодії потоків заряджених часток у розрядному проміжку з урахуванням умови самостійності горіння високовольтного тліючого розряду. Отримані в результаті моделювання теоретичні результати підтверджують ефективність використання імпульсних газорозрядних електронних гармат у сучасних електронно-променевих технологіях нанесення покриттів.

Розглянуті особливості розробки технологічного обладнання на основі газових розрядів низького тиску для імпульсного електронно-променевого випаровування та іонно-плазмового осадження покриттів.
В результаті виконання роботи створений газорозрядний електронно-променевий комплекс, до складу якого входить газорозрядна електронна гармата тріодного типу, дуговий іо-нізатор пари та система автоматичного керування енергетичними та часовими параметрами імпульсного електронного пучка. Застосування створеного комплексу відкриває нові можливості для отримання якісних наноструктурованих покриттів.