КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 14-29-00052

НазваниеСоздание новых технологий модификации, упрочнения и очистки поверхности металлов и диэлектриков импульсной плазмой разрядов атмосферного давления, формируемых за счет убегающих электронов

РуководительТарасенко Виктор Федотович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, Томская обл

Годы выполнения при поддержке РНФ 2014 - 2016 

КонкурсКонкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований коллективами существующих научных лабораторий (кафедр)»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-307 - Электрофизические аспекты новых технологий

Ключевые словаимпульсные диффузные разряды, убегающие электроны, атмосферное давление, обработка плазмой, металлы, диэлектрики, очистка, упрочнение, модификация

Код ГРНТИ29.27.51


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Основная задача данного проекта – это создание новых технологий по очистке, модификации и упрочнению поверхностей металлов и диэлектриков на основе диффузных разрядов атмосферного давления, формируемых за счет предыонизации разрядного промежутка убегающими электронами. Данная проблема является новой, поскольку только в последние годы были проведены систематизированные исследования условий формирования диффузных разрядов атмосферного давления в различных газах, инициируемых убегающими электронами и рентгеновским излучением. В результате исследований показано, что диффузные разряды формируются в импульсно-периодическом режиме с частотами в единицы кГц при мощности удельного энерговклада более 1 МВт/см^3, а при малых частотах следования импульсов (около 1 Гц) мощности удельного энерговклада превышают 100 МВт/см^3. Показано, что концентрация электронов в таких разрядах составляет 10^14-10^16 см^(-3). В настоящее время известны различные способы модификации, упрочнения, активации и очистки поверхностей металлов и диэлектриков (Диденко А.Н. и др. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах. Томск: Изд-во НТЛ, 2004. 326 с.). Однако большинство этих способов реализуется в вакууме или при низких давлениях окружающей газовой среды. И хотя известные способы постоянно улучшаются, используемые в настоящее время установки имеют большие размеры по сравнению с размерами обрабатываемых образцов, требуют больших дополнительных затрат энергии на реализацию вакуумных условий, а также времени для осуществления полного цикла обработки деталей. Эти обстоятельства существенно влияют на стоимость готовой продукции. Поэтому задача по созданию новых способов модификации, упрочнения, активации и очистки поверхностей металлов, полупроводников и диэлектриков является весьма актуальной. В создаваемых технологиях будет использоваться сравнительно новый способ формирования диффузной плазмы. Диффузная плотная плазма с высокой концентрацией электронов и удельными мощностями энерговклада в газ будет создаваться за счет генерации убегающих электронов в неоднородном электрическом поле. Причем, и генерация убегающих электронов, и формирование плотной диффузной плазмы будет осуществляться в одном импульсе напряжения. В наших работах (Шулепов М.А., Тарасенко В.Ф., Гончаренко И.М., Коваль Н.Н., Костыря И.Д. / Модификация приповерхностных слоев фольги из меди при воздействии объемным наносекундным разрядом в воздухе атмосферного давления // Письма в ЖТФ. – 2008. – T. 34. – Вып. 7. – C. 51-57; E.Kh. Baksht, A.G. Burachenko, I.D. Kostyrya, M.I. Lomaev, D.V. Rybka, M.A. Shulepov and V.F. Tarasenko / Runaway-electron-preionized diffuse discharge at atmospheric pressure and its application // J. Phys. D.: Appl. Phys. – 2009. – Vol. 42. 185201; М.А. Шулепов, Ю.Х. Ахмадеев, В.Ф. Тарасенко, Ю.А. Колубаева, О.В. Крысина, И.Д. Костыря / Модификация поверхностных слоев меди при воздействии объемным разрядом, инициируемым пучком электронов лавин в азоте и CO2 атмосферного давления // Известия вузов. Физика. – 2010. 53. – № 12. – С. 63-66.) впервые продемонстрировано, что диффузные разряды атмосферного давления, формируемые за счет генерации убегающих электронов, могут быть использованы для очистки образцов от углерода и упрочнения их поверхности. Для решения этой задачи будут созданы экспериментальные стенды для проведения научных исследований. Будут разработаны лабораторные установки для демонстрации процессов очистки, модификации и упрочнения поверхностей металлов и диэлектриков. Максимальная длина обрабатываемой области при этом составит 50 см. Будет проведено научное обоснование новых технологий на основе диффузных разрядов атмосферного давления, формируемых за счет убегающих электронов, для очистки, модификации и упрочнению поверхностей металлов и диэлектриков. Будут исследованы свойства таких разрядов и параметры получаемой плазмы (температура и концентрация электронов, мощности удельных энерговкладов, температура газа). План работы по данному проекту и ожидаемые результаты следующие: В 2014 году в рамках проекта будут проведены следующие работы и получены следующие результаты: 1) Модернизация двух имеющихся стендов и двух газовых систем. 2) Подготовка генераторов СЛЭП-150, NPG-15/2000N и РАДАН-220. 3) Разработка и изготовление трех рабочих камер, которые будут использованы для воздействия на поверхности металлов и диэлектриков диффузной плазмой различных газов при атмосферном давлении. 4) Исследование различных режимов очистки образцов из нержавеющей стали, стали, алюминия, меди и ниобия от углерода, а также оксидирование и упрочнение этих образцов. На первом стенде эксперименты будут проводиться при диаметре зоны обрабатываемой поверхности около 5 мм и частоте следования импульсов до 1 Гц, а на второй при диаметре зоны обрабатываемой поверхности 5 мм и частотах следования импульсов до 2 кГц. Изменение параметров поверхностного слоя будет определяться с помощью Оже-спектрометра. 5) Регистрация осциллограмм импульса напряжения на промежутке и тока разряда при зажигании диффузных разрядов в плотных газах, инициируемых убегающими электронами. 6) Определение температуры газа в режимах до 1 Гц и до 2 кГц, а также концентрации и температуры электронов. 7) Обработка полученных данных и представление результатов в виде двух докладов на Международных конференциях, а также в виде пяти публикаций в журналах, цитируемых Web of Science, Scopus и РИНЦ. 8) Покупка двух импульсно-периодических генераторов, на основе которых в 2015 году будут созданы установки по обработке протяженных образцов (длиной до 50 см). 9) Будет начато создание банка экспериментальных результатов об изменениях структуры и свойств поверхностного слоя различных материалов в результате обработки плотной диффузной плазмой при атмосферном давлении. В 2015 году в рамках проекта предполагается проведение следующих работ и получение следующих результатов: 1) Продолжение создания банка экспериментальных результатов, касающихся изменений в структуре и свойствах поверхностного слоя различных материалов после обработки плотной диффузной плазмой при атмосферном давлении. 2) Разработка и изготовление двух новых установок по обработке протяженных образцов (длиной до 50 см). При создании этих установок будут использованы два генератора, приобретенные в 2014 году. 3) Регистрация осциллограмм импульсов напряжения на промежутке и тока разряда при зажигании диффузного разряда на этих двух установках. 4) На этих установках будут проведены исследования различных режимов очистки образцов из нержавеющей стали, стали, алюминия, меди и ниобия от углерода, а также оксидирование и упрочнение этих образцов. 5) Проведение параллельных исследований на стендах (созданных в 2014 году), где размер обрабатываемой зоны поверхности образца составляет 5-10 мм. Изменения параметров поверхностного слоя будут определяться с помощью Оже-спектрометра. 6) Полученные данные будут обработаны и представлены в виде докладов на двух Международных конференциях, а также отправлены в виде двенадцати статей для публикации в журналах, цитируемых Web of Science, Scopus и РИНЦ. Кроме того, будет подана заявка на получение патента. В 2016 году в рамках проекта предполагается проведение следующих работ и получение следующих результатов: 1) Продолжение создания банка экспериментальных результатов, касающихся изменений в структуре и свойствах поверхностного слоя различных материалов после обработки плотной диффузной плазмой при атмосферном давлении. 2) Продолжение исследования различных режимов очистки образцов из нержавеющей стали, стали, алюминия, меди и ниобия от углерода, а также оксидирование и упрочнение этих образцов. Для исследований будут использованы все имеющиеся установки, в том числе предназначенные для обработки протяженных образцов. 3) Полученные данные будут обработаны и представлены в виде трех докладов на Международных конференциях, а также отправлены в виде двадцати трех статей для публикации в журналах, цитируемых Web of Science, Scopus и РИНЦ. Кроме того, будет подана заявка на получение патента.

Ожидаемые результаты
В результате проведения исследований по проекту в 2014-2016 годах будут выполнены следующие работы и получены следующие результаты: 1) Будут созданы установки и газовые системы, подготовлены и приобретены генераторы, на которых будут проведены исследования воздействия на поверхности металлов и диэлектриков диффузной плазмы различных газов, формируемой за счет убегающих электронов. 2) Будут изучены свойства плазмы диффузных разрядов, формируемых за счет генерации убегающих электронов. Исследования на созданных установках будут проводиться при атмосферном давлении, что позволит существенно упростить конструкции установок. 3) Будет проведено исследование различных режимов очистки образцов из нержавеющей стали, стали, алюминия, меди и ниобия от углерода, а также модификация, оксидирование и упрочнение этих образцов. Это позволит создать новые технологии, основанные на использовании диффузной плазмы, формируемой за счет убегающих электронов. Полученные результаты будут соответствовать мировому уровню в этой области. 4) Результаты исследований будут представлены на международных конференциях и опубликованы не менее чем в 30 статьях, индексируемых в базах данных «Сеть науки» (Web of Science) или «Скопус» (Scopus) и не менее чем в 10 статьях в русскоязычных изданиях, учитываемых РИНЦ. При уменьшении финансирования по проекту в процессе его выполнения наши обязательства по публикации статей пропорционально уменьшаются. По теме проекта будут поданы две заявки на патенты. 5) По завершении проекта будет создан банк экспериментальных результатов об изменении структуры и свойств поверхностного слоя различных материалов в результате обработки плотной диффузной плазмой атмосферного давления, формируемой за счет генерации убегающих электронов. Лаборатория оптических излучений является мировым лидером в изучении диффузных разрядов, формируемых за счет генерации убегающих электронов, в изучении процесса генерации убегающих электронов и создания ускорителей убегающих электронов с наибольшими токами пучка. Также лабораторией оптических излучений впервые были проведены предварительные исследования по очистке, упрочнению и оксидированию медных образцов диффузной плазмы, формируемой за счет убегающих электронов. Во время выполнения проекта будет осуществляться поиск российских партнеров для внедрения полученных результатов.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2014 году
Проведена модернизация двух экспериментальных стендов и газовых систем, на которых проводились исследования свойств диффузных разрядов, формируемых за счет генерации убегающих электронов и рентгеновского излучения, а также воздействия плазмы диффузных разрядов на различные металлы. На первом стенде эксперименты проводились в режиме однократных импульсов или с частотой повторения импульсов до 1 Гц. Импульсы напряжения на промежуток подавались от генераторов СЛЭП-150 (амплитуда напряжения в падающей волне около 150 кВ, длительность импульса на полувысоте при согласованной нагрузке 1 нс, фронт импульса напряжения 0.3 нс) и РАДАН-220 (амплитуда напряжения в падающей волне около 250 кВ, длительность импульса на полувысоте при согласованной нагрузке 2 нс, фронт импульса напряжения 0.5 нс). На второй установке эксперименты проводились в импульсно-периодическом режиме. На промежуток подавались импульсы напряжения от генератора NPG-15/2000N (амплитуда напряжения в падающей волне до 16 кВ, длительность импульса на полувысоте при согласованной нагрузке 6 нс, фронт импульса напряжения 2.5 нс, частота следования импульсов до 3.5 кГц). Кроме того, были куплены три импульсно-периодических генератора с различными параметрами импульсов напряжения, которые будут использованы для исследований в 2015 году, в том числе на установках по обработке протяженных образцов (длиной до 50 см). Были разработаны и изготовлены три рабочие камеры, которые использовались для исследования свойств диффузных разрядов, формируемых за счет генерации убегающих электронов и рентгеновского излучения, а также для воздействия диффузной плазмой различных газов при атмосферном давлении. Были проведены исследования различных режимов очистки образцов из нержавеющей стали, стали, алюминия, меди и ниобия от углерода, оксидирования и упрочнения этих образцов. Влияние воздействия на изменение поверхностного слоя определялось с помощью Оже-спектрометра. При исследовании свойств диффузных разрядов в плотных газах, инициируемых убегающими электронами, осуществлялась регистрация осциллограмм импульса напряжения на промежутке, тока через промежуток и импульсов излучения из разрядной плазмы. При использовании анода из тонкой фольги вместе с импульсами напряжения и тока через промежуток регистрировались импульсы с.л.э.п. В импульсно-периодическом режиме и режиме однократных импульсов была определена температура азота в промежутке, а также концентрация и температура электронов плазмы разряда при зажигании диффузных разрядов в плотных газах, инициируемых убегающими электронами. Полученные данные были обработаны и представлены в двух докладах на Международных конференциях и одном на отраслевой конференции, а также в виде публикаций в различных журналах, в том числе в цитируемых Web of Science, Scopus и РИНЦ. Начато формирование банка данных, содержащего ссылки на статьи и патенты, а также информацию об условиях обработки поверхностного слоя различных материалов в результате обработки плотной диффузной плазмой при атмосферном давлении. Наиболее важные результаты, полученные в 2014 году: По распределению интенсивности неразрешенных вращательных переходов (C3Πu, vʹ=0) → (B3Πg, vʹʹ=0) молекулы азота измерена газовая температура в разрядном промежутке в азоте атмосферного давления. Показано, что при частоте следования импульсов 2 кГц и амплитуде напряжения генератора 25 кВ температура газа в промежутке увеличивается за 70 с от 293 до 820 ºK. Повышение температуры газа приводит к росту числа убегающих электронов в СЛЭП за счет увеличения параметра E/N. Получены данные о свойствах приповерхностных слоев меди после воздействия плазмой объемного разряда. Объемный разряд, инициируемый пучком электронов лавин в воздухе, азоте и CO2 атмосферного давления формировался при подаче на электрод с малым радиусом кривизны импульсов высокого напряжения наносекундной длительности. Показано, что поверхностный слой меди упрочняется за счет модификации поверхности в результате взаимодействия с продуктами плазмохимических реакций, создаваемых в процессе воздействия диффузного разряда на окружающую атмосферу. Однозначно доказано, что при воздействии ОРИПЭЛ в различных газах достигается эффективная очистка поверхности металлов от углерода. Влияние воздействия на изменение поверхностного слоя образцов из нержавеющей стали, стали, алюминия, меди и ниобия определялось с помощью Оже-спектрометра. При повышенных давлениях воздуха и азота в разряде, инициируемом пучком убегающих электронов (ПУЭ), экспериментально зарегистрированы области диффузного разряда различного цвета. Наблюдаемые области имеют свечение по цвету аналогичное излучению спрайтов, гало и голубых струй, наблюдаемых в верхних слоях атмосферы. Установлено, что независимо от полярности импульсного генератора области, имеющие излучение красного цвета, преимущественно формируются у плоского электрода, а области голубого цвета - у электрода с малым радиусом кривизны. Показано, что данные области регистрируются на фоне диффузного разряда у ярких пятен на электродах или у искровых каналов. Установлено, что наибольшую интенсивность области красного и голубого цвета имеют в азоте при давлении 4 атмосферы в условиях контрагирования разряда. На основе спектральных исследований показано, что на спектр излучения областей диффузного разряда различного цвета существенное влияние оказывает материал электродов. Причем, при диффузном разряде в промежутке возможно испарение только материала электрода, имеющего малый радиус кривизны. Полученные данные указывают на возможность нанесения материала катода на плоский электрод при повышенных давлениях газа в промежутке и воздействия на модифицированную поверхность анода плотной плазмы различных газов, электронного пучка, ударной волны, УФ и ВУФ излучения. Начато формирование банка данных, содержащего ссылки на статьи и патенты, а также аннотацию, об изменениях структуры и свойств поверхностного слоя различных материалов в результате обработки плотной диффузной плазмой при атмосферном давлении.

 

Публикации

1. Dmitry V. Beloplotov, Mikhail I. Lomaev, Dmitry A. Sorokin, Victor F. Tarasenko Mini Sprites and Mini Blue Jets in Nanosecond Diffuse Discharge in High-Pressure Nitrogen Development and Applications of Oceanic Engineering (DAOE), Vol. 3, pp. 63-68. www.daoe-journal.org (год публикации - 2014).

2. M.I. Lomaev, D.A. Sorokin, T.I. Banokina, V.F. Tarasenko Measurement Of Runaway Electrons Preionized Diffuse Discharge Plasma Parameters By Optical Emission Spectroscopy Известия ВУЗов. Физика., Т. 57. № 12/2. С. 71-74. (год публикации - 2014).

3. Mikhail Shulepov, Mikhail Erofeev, Yuri Ivanov, Konstantin Oskomov, Victor Tarasenko Action of runaway electron preionized diffuse discharges on steel: composition, structure, and properties Journal of physical science and application, 5 pages (год публикации - 2015).

4. Nadezhda M. Bulgakova, Alexei N. Panchenko, Vladimir P. Zhukov, Sergey I. Kudryashov, Antonio Pereira, Wladimir Marine, T. Mocek, and Alexander V. Bulgakov Impacts of Ambient and Ablation Plasmas on Short- and Ultrashort-Pulse Laser Processing of Surfaces Micromachines, 5(4), 1344-1372 (год публикации - 2014).

5. V.F. Tarasenko, Yu.M. Maksimov, A.I. Kirdyashkin, V.G. Salamatov, E.A. Sosnin, R.M. Gabbasov Heterogeneous combustion wave as an X-ray source International Journal of Engineering Science Invention, Vol.3. Iss. 10. Oct.. P. 6-12. (год публикации - 2014).

6. Victor F. Tarasenko Runaway Electrons Preionized Diffuse Discharges Nova Science Publishers, Inc. New York. USA, https://www.novapublishers.com/catalog/product_info.php?products_id=51334&osCsid=58961ca9630256e0035e9758bcbaf770 (год публикации - 2014).

7. Victor F. Tarasenko, Dmitry V. Beloplotov, Mikhail I. Lomaev, Dmitry A. Sorokin About influence of runway electron and X-ray emission on the breakdown in the non-uniform electric field International Journal of Advanced Research in Physical Science (IJARPS), Vol.1. Iss. 6, pp. 27-34. (год публикации - 2014).

8. Victor Tarasenko, Mikhail Erofeev, Mikhail Shulepov Properties of the copper surface layers treated by volume gas discharge at atmospheric pressure Proceeding of International Conference Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS), 2014 International Conference on (pp. 1-4). IEEE (год публикации - 2014).

9. И.Д. Костыря, В.Ф. Тарасенко Генерация убегающих электронов и рентгеновского излучения при пробое воздуха атмосферного давления импульсами напряжения с фронтом 0.5 мкс Физика плазмы, Т. 41, № 3. (год публикации - 2015).

10. Тарасенко В.Ф., Белоплотов Д.В., Ломаев М.И., Сорокин Д.А. О наблюдении в лабораторных разрядах, инициируемых пучком убегающих электронов, мини-спрайтов и голубых мини-струй Оптика атмосферы и океана, Т. 27. № 11. С. 1017-1019. (год публикации - 2014).


Аннотация результатов, полученных в 2015 году
Планируемые на 2015 год работы были выполнены полностью. Созданы две новые установки, состоящие из разрядных камер с различными генераторами, а также подготовлены к проведению экспериментов установки, разработанные в 2014 году и ранее. В данных установках использовались 8 генераторов, которые формировали наносекундные импульсы напряжения с амплитудой в десятки-сотни киловольт и частотой следования импульсов на 6 генераторах в единицы килогерц. Были разработаны и модернизированы разрядные камеры, в том числе две камеры с протяженными электродами. На созданных установках проведен цикл исследований по модификации, очистке и упрочнению образцов из нержавеющей стали, стали, алюминия, меди и ниобия. Поверхность обработанных и контрольных образцов исследовалась с помощью шести различных методик. Оже-спектроскопия была использована для исследования поверхности 51 образца, микротвердость (наноиндентирование) была определена у 31 образца, 3D-топография и 2D-профилометрия поверхности была проведена для 17 образцов, измерения электрофизических характеристик МДП-структур были сделаны для 4 образцов, просвечивающая электронная микроскопия была применена для 4 образцов и сканирующая электронная микроскопия для 10 образцов. Общий вывод по этой части работы следующий. Проведенные исследования показали, что воздействие большим количеством (10000–100000) импульсов ОРИПЭЛ на установках с амплитудой импульсов напряжения десятки киловольт в импульсно-периодическом режиме, а также в режиме однократных импульсов и малых частот повторения импульсов (1000–10000 импульсов) при напряжениях в сотни киловольт, приводит к модификации поверхностных слоев металлов глубиной десятки нанометров. Наиболее заметными эффектами от воздействия ОРИПЭЛ на металлы в воздухе являются очистка поверхностных слоев от примесей углеродсодержащих соединений, а также оксидирование поверхности, что приводит к увеличению ее нанотвердости. При исследовании стали выявленные структурно-фазовые преобразования однозначно свидетельствуют о термомеханическом воздействии, имеющем место при воздействии ОРИПЭЛ. Сравнительный анализ микротвердости исходной стали и стали после облучения выявил трехкратное увеличение твердости поверхностного слоя стали, подвергнутой облучению. Характер преобразования дислокационной субструктуры (появление дополнительных границ раздела, увеличение скалярной плотности дислокаций, формирование внутренних полей напряжений) и карбидной подсистемы указывают на упрочняющее действие облучения на сталь. Кроме того, методом Оже-спектроскопии установлено, что после воздействия при амплитуде импульса напряжения генератора около 25 кВ за 100000 импульсов ОРИПЭЛ происходит полная очистка поверхностных слоев образца от углерода, а также ее оксидирование на глубину до 80 нм. При обработке образцов ОРИПЭЛ в азоте и аргоне с малой концентрацией примесей кислорода может наблюдаться деоксидирование поверхности металлов. Упрочнение поверхности нержавеющей стали в этих условиях также имеет место. Вместе с тем, ряд полученных результатов требует проведения дополнительных экспериментов. В частности, результаты по очистке поверхности нержавеющей стали от углеродосодержащих соединений после обработки ОРИПЭЛ, полученные методом Оже-спектроскопии, отличаются от результатов, полученных на других металлах, и эти исследования необходимо продолжить. Также необходимо установить причину уменьшения нанотвердости поверхности алюминия после воздействия ОРИПЭЛ на установке У-1 с увеличением количества импульсов. По-видимому, это связано с образованием на его поверхности мягкого аморфного слоя окислов алюминия либо с изменением структуры поверхности. Эти предположения будут проверены при продолжении работы. С образцами из ниобия после обработки ОРИПЭЛ в воздухе было обнаружено, что твердость поверхностного слоя меньше, чем твердость поверхности образцов ниобия до обработки. Выяснение уменьшение прочности поверхностного слоя ниобия также требует проведения дополнительных экспериментов. Дальнейшие исследования планируется проводить преимущественно в импульсно-периодическом режиме ОРИПЭЛ при частотах следования импульсов в сотни Гц. Российскими фирмами освоен выпуск импульсно-периодических генераторов на основе твердотельных коммутаторов с большим сроком службы, формирующих импульсы напряжения в десятки киловольт. Данные генераторы были приобретены за первые два года выполнения проекта и на их основе созданы две экспериментальные установки. Кроме исследований модификации, очистки и упрочнения различных образцов в 2015 году был проведен цикл исследований механизма формирования ОРИПЭЛ и его свойств в различных режимах, а также параметров с.л.э.п. Исследования проводились на специально подготовленных экспериментальных установках, в которых использовались различные разрядные камеры и генераторы. Была исследована динамики ионизационных процессов при высоком давлении азота, воздуха и элегаза во время пробоя промежутка с неоднородным распределением электрического поля наносекундными импульсами высокого напряжения, т.е. условия формирования ОРИПЭЛ. Измерения с субнаносекундным временным разрешением амплитудно-временных характеристик излучения и диффузного разряда показали, что пробой промежутка при обеих полярностях электрода с малым радиусом кривизны происходит за счет двух волн ионизации, первая из которых инициируется убегающими электронами. При фронте импульса напряжения ~500 пс с субнаносекундной точностью получены данные об ультрафиолетовом излучении диффузного разряда из различных областей промежутка. Показано, что скорость первой волны ионизации растет после прохождения ее фронтом половины промежутка и при уменьшении давления в разрядной камере, а также при замене элегаза на воздух и азот. Была проведена регистрация параметров импульсов напряжения на промежутке и тока разряда при зажигании диффузного разряда на 3-х установках, в том числе и на установке с протяженными электродами при частоте следования импульсов 1 кГц. Были рассчитаны мощности энерговвода и энерговклады при различных газах (азот, аргон и воздух) в разрядных камерах, которые показали, что максимальная мощность энерговвода в разрядной камере К1 достигает несколько сотен МВт на кубический см, а в камерах К2П, К3П и К4 составляет 1-10 МВт на кубический см. Измерения на камерах К2П и К3П были проведены с временным разрешением не хуже 1-2 нс, а на камеры К1 и К4 с субнаносекундным временным разрешением. При использовании разрядной камер К1 была проведена одновременная регистрация осциллограмм импульсов напряжения на промежутке, тока через промежуток и импульсов с.л.э.п. При этом измерения с.л.э.п. были проведены с пикосекундным временным разрешением. Еще раз отметим, что именно благодаря генерации с.л.э.п. в газах повышенного давления в неоднородном электрическом поле формируются диффузные разряды. Были выполнены две поисковые работы: 1). Исследовано влияние ОРИПЭЛ в воздухе атмосферного давления на электрофизические свойства МДП-структур (металл-диэлектрик-полупроводник) на основе HgCdTe. Данный полупроводник широко используется при создании приемников инфракрасного излучения. Для проведения исследований была подготовлена серия образцов эпитаксиальной пленки HgCdTe p-типа проводимости (p =6×10^15 см^-3, μp =550 см^2В^-1с^-1, проводимость – 0.55 Ом^-1·см^-1), выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложке из GaAs (013) в ИФП СО РАН. Состав рабочего слоя эпитаксиальных пленок составлял x = 0.22. Толщина верхнего варизонного слоя близка к 0.4 мкм, а содержание CdTe на поверхности достигало 0.44. Показано, что воздействие импульсов объемного наносекундного разряда в воздухе атмосферного давления существенно изменяет ВФХ МДП-структур, и все параметры МДП-структур, связанные с диэлектриком, переходным слоем между диэлектриком и полупроводником, а также приповерхностного слоя полупроводника. 2). Проведена модификация свойств поверхности тонких сополимерных поливиниленфторидных пленок ОРИПЭЛ в воздухе атмосферного давления. Варьированием условий формирования разряда (межэлектродный зазор, частота следования и амплитуда импульсов напряжения, скорость прокачки и сорт газа) мы добились неразрушающего воздействия ОРИПЭЛ на поверхность пленки. Во время работы над проектом в 2015 году полученные данные обрабатывались и представлялись в виде докладов на международных и российских конференциях, а также направлялись для публикации в российские и иностранные журналы. В списке публикаций за 2014-2015 годы приведены 2 обзора и 28 статей, которые цитируются в одной, двух или трех базах данных (Web of Science, Scopus и РИНЦ). Также в списке литературы приведена ссылка на коллективную монографию 2015 года (Генерация убегающих электронов и рентгеновского излучения в разрядах повышенного давления / под ред. В.Ф. Тарасенко. – Томск : STT, 2015. – 568 с. ISBN 9785936295447), в которой указан данный проект РНФ. Коллективная монография издана под редакцией В.Ф. Тарасенко, а для написания отдельных глав были привлечены ученые из различных институтов Российской Федерации. Ссылка о данной коллективной монографии размещена на сайте E-library (http://elibrary.ru/item.asp?id=24729426). Во всех этих публикациях (статьи, обзоры и коллективная монография) имеются ссылки на данный проект РНФ и на Институт сильноточной электроники СО РАН. Цитирование в Web of Science, Scopus и РИНЦ имеют 12 статей (статьи публикуются на русском и английском языках); цитирование в Web of Science и Scopus (без РИНЦ) имеют 6 статей и 2 обзора (публикуются только на английском языке), цитирование только в Scopus имеют 3 статьи (публикуются на английском языке); цитирование только в РИНЦ имеют 7 статей (публикуются на русском и(или) английском языках). Цитирование в Web of Science из вышеперечисленных публикаций имеют 18 статей и 2 обзора. Цитирование в Web of Science (и)или Scopus имеет 21 статья и 2 обзора. Цитирование в РИНЦ имеют 20 публикаций. Участники проекта (9 сотрудников) участвовали в 7 конференциях, сделали 3 приглашенных, 8 устных и 19 стендовых докладов, представив в своих выступлениях основные результаты, полученные при выполнении проекта. В 2015 году в РОСПАТЕНТ была подана заявка «Способ газоразрядного напыления плёнок», которая была зарегистрирована и прошла предварительную экспертизу. Младшим научным сотрудником Сорокиным Д.А. защищена диссертация к.ф.-м.н. "Оптические свойства плазмы высоковольтного наносекундного разряда, инициируемого убегающими электронами, и ее применение".

 

Публикации

1. A.V. KOZYREV, V.YU. KOZHEVNIKOV, M.S. VOROBYOV, E.KH. BAKSHT, A.G. BURACHENKO, N.N. KOVAL, AND V.F. TARASENKO Reconstruction of electron beam energy spectra for vacuum and gas diodes Laser and Particle Beams, Vol. 33, P. 183–192. (год публикации - 2015).

2. A.V. Voitsekhovskii, S.N. Nesmelov, S.M. Dzyadukh, D.V. Grigor’ev, V.F. Tarasenko, M.A. Shulepov Effect of Pulse Nanosecond Volume Discharge in Air at Atmospheric Pressure on Electrical Properties of Mis Structures Based on p-HgCdTe Grown by Molecular Beam Epitaxy Известия ВУЗов. Физика, Т. 58. № 7. С. 86–92 (год публикации - 2015).

3. Ch. Zhang, V.F. Tarasenko, T. Shao, D.V. Beloplotov, M.I. Lomaev, R.Wang, D.A. Sorokin, and P. Yan Bent paths of a positive streamer and cathode-directed spark leader in diffuse discharges preionized by runaway electrons Physics of Plasmas, Vol. 22, Issue 3, 033511 (год публикации - 2015).

4. D.V. Beloplotov, M.I. Lomaev, and V.F. Tarasenko On the nature of radiation of blue and green jets in laboratory discharges initiated by runaway electrons Atmospheric and Oceanic Optics, Vol. 28, No. 5. P. 476-480. (год публикации - 2015).

5. D.V. Beloplotov, M.I. Lomaev, D.A. Sorokin, V.F. Tarasenko Blue and green jets in laboratory discharges initiated by runaway electrons Journal of Physics: Conference Series, Vol. 652, 012012 (год публикации - 2015).

6. D.V. Beloplotov, V.F. Tarasenko, M.I. Lomaev, and D.A. Sorokin Inverted polarity effect at the subnanosecond high- voltage breakdown of air IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 43, No.11, pp. 3808-3814 (год публикации - 2015).

7. E Kh Baksht, A G Burachenko, M I Lomaev, A N Panchenko, V F Tarasenko Repetetively pulsed UV radiation source based on arun-away electron preionised diffuse discharge in nitrogen Quantum electronics, Vol. 45, No.4. P.366-370 (год публикации - 2015).

8. E. Kh. Baksht, A. G. Burachenko, M. I. Lomaev, D. A. Sorokin, and V. F. Tarasenko Effect of Gas Heating on the Generation of an Ultrashort Avalanche Electron Beam in the Pulse Periodic Regime Technical Physics, Vol. 60, No. 7, pp. 975–980 (год публикации - 2015).

9. E.Kh. Baksht, A.G. Burachenko, V.F. Tarasenko Effect of the cathode material on the amplitude of the ultrashort avalanche electron beam in atmospheric-pressure air Technical Physics, Vol. 60. No. 11. pp. 1645-1650 (год публикации - 2015).

10. E.V. Balzovsky, D.V. Rybka, and V.F. Tarasenko Features of recording the time profile of single picosecond pulses in the real-time mode Instruments and Experimental Techniques, Vol. 58, No. 5, pp. 640-645 (год публикации - 2015).

11. M. V. Erofeev, E. Kh. Baksht, A. G. Burachenko, and V. F. Tarasenko Conditions for Uniform Impact of the Plasma of a Runaway Electron Induced Pulsed Diffuse Discharge on an Anode Technical Physics, Vol. 60, No. 9, pp. 1316–1320 (год публикации - 2015).

12. M.I. Lomaev, D.A. Sorokin and V.F. Tarasenko The optical emission spectroscopy of pulsed and pulse-periodic discharges initiated with runaway electrons Journal of Physics: Conference Series, Vol. 652, 012033 (год публикации - 2015).

13. M.V. Erofeev, M.A. Shulepov, K.V. Oskomov and V.F. Tarasenko Surface hardening of stainless steel by runaway electrons preionized diffuse discharge in air atmosphere Journal of Physics: Conference Series, Vol. 652, 012039 (год публикации - 2015).

14. Mikhail I. Lomaev, Dmitry V. Beloplotov, Victor F. Tarasenko, Dmitry A. Sorokin Breakdown Features of a High-Voltage Nanosecond Discharge Initiated with Runaway Electrons at Subnanosecond Voltage Pulse Rise Time IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 22, Issue 4, pp. 1833-1840 (год публикации - 2015).

15. V. F. Tarasenko, M. A. Shulepov, and M. V. Erofeev Application of Diffuse Discharges of Atmospheric Pressure Formed by Runaway Electrons for Modification of Copper and Stainless Steel Surface Physics of Atomic Nuclei, Vol. 78, No. 14, 1-4 (год публикации - 2015).

16. V.F. Tarasenko, D.V. Beloplotov, and M.I. Lomaev Dynamics of ionization processes in high-pressure nitrogen, air, and SF6 during a subnanosecond breakdown initiated by runaway electrons Plasma Physics Reports, Vol.41, No. 10, pp. 832 - 846. (год публикации - 2015).

17. V.F. Tarasenko, E.Kh. Baksht, D.V. Beloplotov, A.G. Burachenko, I. D. Kostyrya, M.I. Lomaev, and D.A. Sorokin On the parameters of runaway electron beams and on electrons with an «Anomalous» energy at a subnanosecond breakdown of gases at atmospheric pressure JETP Letters, Vol. 102, No. 6, pp. 350-354 (год публикации - 2015).

18. Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г, Ерофеев М.В., Тарасенко В.Ф. Диффузный и искровой разряд в в неоднородном электрическом поле и его воздействие на анод Известия ВУЗов. Физика, Т. 58. № 9/2. С. 54–58 (год публикации - 2015).

19. Белоплотов Д.В., Костыря И.Д., Тарасенко В.Ф. Убегающие электроны за сетчатым катодом при субнаносекундном разряде в воздухе атмосферного давления Известия ВУЗов. Физика, Т. 58. № 9/2. С. 64–68 (год публикации - 2015).

20. Белоплотов Д.В., Костыря И.Д., Тарасенко В.Ф. УБЕГАЮЩИЕ ЭЛЕКТРОНЫ ЗА СЕТЧАТЫМ КАТОДОМ ПРИ СУБНАНОСЕКУНДНОМ РАЗРЯДЕ В ВОЗДУХЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ Известия ВУЗов. Физика, Т. 58. № 9/2. С. 64–68 (год публикации - 2015).

21. В.Ф. Тарасенко и другие Генерация убегающих электронов и рентгеновского излучения в разрядах повышенного давления STT, Томск, Томск : STT, 2015. – 568 с. ISBN 978-5-93629-544-7 (год публикации - 2015).

22. В.Ф. ТАРАСЕНКО, Е.Х. БАКШТ, А.Г. БУРАЧЕНКО СПЕКТР ПУЧКА УБЕГАЮЩИХ ЭЛЕКТРОНОВ, ГЕНЕРИРУЕМЫХ ПРИ НАНОСЕКУНДНОМ РАЗРЯДЕ В ВОЗДУХЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ Известия ВУЗов. Физика, Том Т. 58. № 12. С. 28-36. (год публикации - 2015).

23. Костыря И.Д., Тарасенко В.Ф. Generation of runaway electrons and x-ray emission during breakdown of atmospheric-pressure air by voltage pulses with an similar to 0.5-μs front duration Plasma Physics Reports, Vol.41, no. 3, pp. 269 - 273 (год публикации - 2015).

24. Ломаев М.И., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Excilamps and their Applications Chemical Engineering Technology, T. 39. No.1. P. 39-50 (год публикации - 2016).

25. М.В. ЕРОФЕЕВ, М.А. ШУЛЕПОВ, Ю.Ф. ИВАНОВ, К.В. ОСКОМОВ, В.Ф. ТАРАСЕНКО ВОЗДЕЙСТВИЕ ПЛАЗМЫ ОБЪЕМНОГО РАЗРЯДА НА ПОВЕРХНОСТЬ СТАЛИ В АЗОТЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ Известия ВУЗов. Физика, Т. 58. № 11. С. 69-73 (год публикации - 2015).

26. Тарасенко В.Ф Белоплотов Д.В., Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г., Ломаев М.И. Аналог четочной молнии в воздухе атмосферного давления при импульсном разряде, формируемом за счет убегающих электронов Оптика атмосферы и океана, Т. 28. № 7. С. 661-665 (год публикации - 2015).

27. Тарасенко В.Ф., Ерофеев М.В., Ломаев М.И., Шулепов М.А. Диффузные разряды, формируемые за счет предыонизации убегающими электронами и их применение Известия ВУЗов. Физика, Т. 58. № 9/2. С. 247–252 (год публикации - 2015).

28. Тарасенко В.Ф., Костыря И.Д., Белоплотов Д.В. Backward runaway electrons in a subnanosecond air discharge at atmospheric pressure Laser and Particle Beams, Vol. 34. - P. 23-30 (год публикации - 2016).


Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Основная задача данного проекта создание новых технологий модификации, упрочнения и очистки поверхности металлов, полупроводников и диэлектриков плазмой импульсных диффузных разрядов атмосферного давления, формируемых за счет генерации убегающих электронов и рентгеновского излучения. Плотная диффузная плазма в различных газах, в том числе и в виде струй, согласно предлагаемому подходу, создается без дополнительного источника ионизирующего излучения при подаче на промежуток с неоднородным электрическим полем импульсов высокого напряжения (десятки-сотни кВ) наносекундной длительности, в том числе и в импульсно-периодическом режиме. Решение основной задачи базируется на результатах исследований условий формирования диффузной плазмы при атмосферном давлении, на измерениях параметров создаваемой плазмы в различных газах, а также на создании установок для осуществления обработки металлов, полупроводников и диэлектриков. Ниже приводятся сведения о выполненных в отчетном году работах и полученных научных результатах. 1). Создана установка для модификации образцов с длиной обрабатываемой поверхности 130 мм, в воздушной среде атмосферного давления. Установка предназначена для обработки поверхности образцов плазмой, формируемой в различных газах, при высоких частотах следования импульсов от генераторов типа ГИН-100-1 или NPG-18/3500N. 2). Создана установка с подогревом анода и газа в разрядной камере, что позволяет исследовать обработку образцов при изменении их температуры. Установлено, что нагрев рабочего газа, в экспериментах с использованием азота, позволяет расширить область давлений при которых формируется объемный (диффузный) разряд, инициируемый пучком электронов лавин (ОРИПЭЛ), без образования ярких пятен на плоском электроде. 3). Проведены исследования воздействия плазмы ОРИПЭЛ на поверхность нержавеющей стали, стали, алюминия, меди, титана и ниобия. Исследования воздействия ОРИПЭЛ на различные металлы, диэлектрики и полупроводники в 2016 году проводились, в основном, в импульсно-периодическом режиме при частотах следования импульсов 70-150 Гц и выше. Данные электронной Оже-спектроскопии показали, что основные элементы, входящие в состав поверхности исследуемых металлических образцов до воздействия ОРИПЭЛ – это металл соответствующего образца, углерод и кислород. С увеличением количества импульсов ОРИПЭЛ концентрация углерода на поверхности исследуемых металлов уменьшается. 4). Исследованы условия, при которых при воздействии плазмы ОРИПЭЛ и плазмы ОРИПЭЛ, переходящего в искровой разряд, появляются микроповреждения поверхности плоского анода. Установлено, что в режимах обработки образцов ОРИПЭЛ с образованием на аноде ярких пятен его поверхность повреждается. Наиболее сильные повреждения анода регистрировались при переходе ОРИПЭЛ в искровую стадию разряда. Показано, что при воздействии плазмой ОРИПЭЛ без ярких пятен на аноде микроповреждения поверхности анода не наблюдаются даже при нанесении на анод сажевого покрытия, которое обладает гораздо более высокой чувствительностью к воздействию на него плазмы импульсных разрядов. 5). Исследовано влияние ОРИПЭЛ на катализатор, изготовленный на основе высококремнеземного цеолита типа MFI. Диффузная плазма формировалась генератором импульсов, подобным СЛЭП-150 в атмосфере воздуха с частотой повторения импульсов 1 Гц. Кроме того, были проведены исследования, в которых катализатор в течение 10 мин обрабатывали плазменной струей, возбуждаемой барьерным разрядом в потоке гелия, скорость прокачки которого составляла около 0.5 м^3/ч. Амплитуда импульсов напряжения генератора составляла около 5 кВ, частота следования импульсов 6 кГц. Исследования влияния температуры на процесс превращения газового конденсата в бензин на не активированном ОРИПЭЛ катализаторе позволили установить, что с ростом температуры процесса с 350 до 425°С выход жидкой фазы уменьшается с 80 до ~58%. При использовании активированных ОРИПЭЛ катализаторов выход жидкой фазы с ростом температуры уменьшается сильнее за счет повышения глубины переработки исходных компонентов углеводородов сырья. Так при температуре процесса 400˚С, выход высокооктанового бензина на необработанном ОРИПЭЛ катализаторе составил 66%, тогда как использование катализатора, активированного 40 импульсами ОРИПЭЛ, уменьшило выход до 61%. На катализаторе, активированном плазменной струей, достигнута максимальная глубина переработки – в среднем выход жидкой фазы упал на 15 % во всем исследованном интервале температур. Предварительная активация цеолитных катализаторов приводит к повышению каталитической активности по сравнению с процессом на не облученных катализаторах. В среднем выход аренов в интервале температур 375-425°С увеличивается на 15 % при активации катализатора плазменной струей, и на 5 % при активации 40 импульсами от генератора типа СЛЭП-150. 6). Получен комплекс данных об амплитудно-временных характеристиках разряда и тока пучка убегающих электронов в режимах, соответствующих формированию диффузного разряда (ОРИПЭЛ), который является оптимальным для обработки поверхности образцов из нержавеющей стали, стали, алюминия, меди, титана и ниобия. Показано, в режиме ОРИПЭЛ пробой промежутка происходит в виде волны ионизации, фронт которой с высокой скоростью пересекает разрядный промежуток. Установлено, что скорость фронта волны ионизации зависит от давления и сорта газа и может превышать 10 см/нс. Данные исследования проводились с высоким временным разрешением, которое при измерениях параметров импульсов напряжения и тока разряда достигало 0.2 нс при использовании разрядных камер малого размера и осциллографов с полосой 6 ГГц и более. Измерения тока пучка убегающих электронов за анодом из фольги (с.л.э.п.) проводились с временным разрешением до 20 пс. Исследованные режимы были использованы при обработке поверхностей различных металлов (нержавеющей стали, стали, алюминия, меди, титана и ниобия). 7). Проведены экспериментальные исследования влияния ОРИПЭЛ, формируемого в импульсно-периодическом режиме в атмосфере азота, на электрофизические свойства эпитаксиального материала КРТ. Измерение электрофизических параметров образцов эпитаксиальных пленок КРТ после воздействия импульсов объемного разряда показало, что для всех образцов наблюдается увеличение проводимости материала. Для образцов p-типа проводимости наблюдается резкое изменение в характере поведения полевой зависимости коэффициента Холла. Для исходного образца наблюдается знакопеременная зависимость коэффициента Холла с точкой инверсии 0.2 Т. Поведение полевой зависимости коэффициента Холла образцов, модифицированного ОРИПЭЛ, характерно для материалов n-типа. При этом подвижность электронов (~2∙10^3 см^2В^-1с^-1) в образцах была на два порядка ниже, эпитаксиальных пленок КРТ ~чем в материалах n-типа проводимости высокого качества. Наблюдаемое изменение в поведении полевой зависимости коэффициента Холла и низкие значения подвижности носителей заряда для облученного материала позволяет сделать заключение, что в процессе воздействия на объемного разряда на поверхности или приповерхностные области материала образцов эпитаксиальных пленок происходит образование слоя с высокой концентрацией электронов, проводимость которого такова, что он шунтирует основной объем эпитаксиальной пленки при проведении измерений эффекта Холла. Данный вывод подтверждается измерениями значений электрофизических параметров для облученного материала n-типа проводимости. Величина коэффициента Холла уменьшается с увеличением времени воздействия ОРИПЭЛ, тогда как значение подвижности носителей заряда практически не изменяется. Использование объемного разряда, формируемого в импульсно-периодическом режиме по сравнению с ОРИПЭЛ, формируемом в режиме однократных импульсов, является более перспективным, поскольку позволяет более точно контролировать изменение свойств поверхностного слоя эпитаксиальных пленок КРТ. 8). Открыто новое явление, состоящее в том, что при импульсно-периодическом разряде в воздухе и других газах в нормальных условиях место изгиба плазменного канала становится источником одной или нескольких диффузных струй, имеющих длину до 4-6 см и направленных поперёк плазменного канала. Явление названо апокампическим разрядом (апокампом). Спектр излучения апокампа содержит в основном полосы электронно-колебательных переходов второй положительной системы молекулярного азота. Экспериментально выявлены условия формирования апокампа и установлено, что он состоит из ярко светящихся областей, движущихся от плазменного канала при каждом импульсе со скоростью до 220 км/с. Новизна обнаруженного режима разряда заключается в формировании диффузных струй – апокампов в открытом пространстве без принудительной прокачки газа через область разряд. Апокамп имеет более низкую температуру по сравнению с температурой плазменной струи в молекулярных газах, которая формируется в традиционных установках с помощью барьерного разряда. Результаты о получении апокампа и его свойствах описаны в [Письма в ЖЭТФ. 2016. Т. 103. №. 11-12. С. 857-860]. 9). Полученные научные данные были представлены на пяти Международных конференциях (19th Gaseous Electronics Meeting, 14 - 17 February 2016, Deakin University, Australia; First International Conference on Matter and Radiation at Extremes (ICMRE 2016). May 8-12, 2016, Chengdu, China; 28th Summer School and International Symposium on the Physics of Ionized Gases. Aug. 29-Sep. 2, 2016, Belgrade, Serbia; 21st International Conference on Gas Discharges and Their Applications (GD2016), September 11-16, 2016, Nagoya, Japan; 69th Annual Gaseous Electronics Conference, October 10th-14th, 2016, Bochum, Germany), на трех Российских конференциях с международным участием («XVIII Харитоновские тематические научные чтения по проблемам физики высоких плотностей энергии», 19-22 апреля 2016 года, Саров, Россия; XV Международная конференция по люминесценции и лазерной физике (LLPh), Иркутская обл, пос. Аршан, 18-24 июля 2016; 5th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE-2016), 2-6 октября, 2016, Томск, Россия), а также на двух молодежных конференциях (VI Всероссийская конференция молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в третьем тысячелетии», 2016, 11-13 мая, Томск; XII всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Инноватика 2016», 20-22 апреля 2016 г., Томск). За 2016 год со ссылками на данный проект РНФ и на институт сильноточной электроники СО РАН опубликовано 33 статьи, цитируемых в Web of Science, или(и) Scopus, или(и) в РИНЦ. Под редакцией руководителя проекта В.Ф. Тарасенко издательством Nova Science Publishers, Inc. (NY, USA, 2016) изданы две коллективные монографии на английском языке ”Generation of Runaway Electron Beams and X-Rays in High Pressure Gases, Volume 1: Techniques and Measurements” и "Generation of Runaway Electron Beams and X-Rays in High Pressure Gases, Volume 2: Processes and Applications". Лаборатория оптических излучений ИСЭ СО РАН подготовила в коллективные монографии 11 глав и введение. В написании других 13 глав участвовали ученые из различных институтов Российской Федерации и из-за рубежа. 10). В РОСПАТЕНТ была послана заявка на изобретение. RU 2016124258 «Способ получения плазменной струи и устройство для его осуществления», авторы Тарасенко В.Ф., Соснин Э.А., Скакун В.С., Панарин В.А., Печеницин Д.С. Дата подачи заявки 20.06.2016. Дата поступления заявки 20.06.2016. После получения положительного решения и патента будет послана более подробная информация. 11). Участник проекта Белоплотов Д.В. 26 декабря 2016 года защищает диссертацию к.ф.-м.н. «Оптическое излучение плазмы высоковольтных наносекундных разрядов, формируемых в неоднородном электрическом поле в условиях генерации убегающих электронов». Защита пройдет в докторском совете ТГУ. Ко времени отсылки отчета получены необходимые отзывы для защиты, все отзывы положительные.

 

Публикации

1. - Российские физики создали в лаборатории миниатюрные голубые струи и красные спрайты -, - (год публикации - ).

2. Zhang C.,Ерофеев М.И., Fang Z., Шулепов М.А., Zhou Z., Тарасенко В.Ф., Shao T. Modification of copper surface by runaway electrons preionized diffuse discharges at atmospheric pressure Laser and Particle Beams, V. 34, pp. 202–209. (год публикации - 2016).

3. Бакшт Е.Х., Блинова О.М., Ерофеев М.В., Карелин В.И., Рипенко В.С., Тарасенко В.Ф., Тренькин А.А., Шибитов Ю.М., Шулепов М.А. Динамика формирования пространственной структуры импульсных разрядов в плотных газах в промежутках острие (катод) – плоскость и их эрозионное воздействие на поверхность плоских электродов Физика плазмы, том 42, № 9, с. 859–870 (год публикации - 2016).

4. Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г., Белоплотов Д.В., Тарасенко В.Ф. Излучение полиметилметакрилата при облучении пучком убегающих электронов с субнаносекундной длительностью импульса Изв. ВУЗов. Физика, Т. 59. №. 4. С. 15-19 (год публикации - 2016).

5. Белоплотов Д.В., Тарасенко В.Ф., Ломаев М.И. Убегающие электроны при наносекундном разряде в газах атмосферного давления и выше Известия ВУЗов. Физика, Т. 59. № 7/2. С. 13–17 (год публикации - 2016).

6. Белоплотов Д.В., Тарасенко В.Ф., Ломаев М.И. Люминесценция атомов и ионов алюминия при импульсно-периодическом наносекундном разряде, инициируемом убегающими электронами Оптика атмосферы и океана, Т. 29. № 2. С. 96-101 (год публикации - 2016).

7. Белоплотов Д.В., Тригуб М.В., Тарасенко В.Ф., Евтушенко Г.С., Ломаев М.И. Визуализация газодинамических процессов при импульсно-периодическом разряде, инициируемом убегающими электронами, в воздухе атмосферного давления с помощью лазерного монитора Оптика атмосферы и океана, Т. 29. № 2. С. 157-161 (год публикации - 2016).

8. Бураченко А.Г., Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х., Белоплотов Д.В. Люминесценция полиметилметакрилата при воздействии пучка убегающих электронов и излучением KrCl-эксилампы Известия ВУЗов. Физика, Т. 59. №7/2. С. 23-27 (год публикации - 2016).

9. Григорьев Д.В. и др. Influence of pulsed nanosecond volume discharge in atmospheric-pressure air on the electrical characteristics of MCT epitaxial films Proceeding SPIE, Vol. 9810, 98100U (год публикации - 2015).

10. Григорьев Д.В. и др. Influence of complex impact of the picosecond electron beam and volume discharge in atmospheric-pressure air on the electronic properties of MCT epitaxial films surface Proceeding SPIE, Vol. 9810. 98100S (год публикации - 2015).

11. Ерофеев М.В., Рипенко В.С., Шулепов М.А., Тарасенко В.Ф. Generators of diffuse plasma at atmospheric pressure Instruments and Experimental Techniques, Vol. 60, No. 2, pp. 287-289 (год публикации - 2017).

12. Ерофеев М.В., Шулепов М.А., Тарасенко В.Ф. Применение диффузного разряда, формируемого убегающими электронами в потоке азота атмосферного давления, для очистки и оксидирования поверхности алюминия Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, № 1. С. 8-13 (год публикации - 2016).

13. Ерофеев М.И., Рипенко В.С., Шулепов М.А., Тарасенко В.Ф. Surface treatment of metals in the plasma of a nanosecond diffuse discharge at atmospheric pressure EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL D, 117, V. 71 (год публикации - 2017).

14. Ерофеев М.И., Шулепов М.А., Тарасенко В.Ф. Surface modification of aluminum by runaway electron preionized diffuse discharges in different gases at atmospheric pressure Proceeding of SPIE, Vol. 9810, 98100V (год публикации - 2015).

15. Жданова О.С., Кузнецов В.С., Панарин В.А., Скакун В.С., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Источник планарной плазменной струи атмосферного давления Прикладная физика, № 2. С. 36-40 (год публикации - 2016).

16. Кузнецов В.С., Скакун В.С., Соснин Э.А., Панарин В.А., Бакшт Е.Х., Тарасенко В.Ф. Temporal and spatial profiles of ionization waves of apokamp Известия ВУЗов. Физика., Т. 59. № 9/2. С. 82-85 (год публикации - 2016).

17. Ломаев М.И., Белоплотов Д.В., Сорокин Д.А., Тарасенко В.Ф. СПЕКТРАЛЬНЫЕ И АМПЛИТУДНО-ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ ПЛАЗМЫ ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКОГО РАЗРЯДА, ИНИЦИИРУЕМОГО УБЕГАЮЩИМИ ЭЛЕКТРОНАМИ Оптика и спектроскопия, Т. 120. № 2. С. 179-183 (год публикации - 2016).

18. Ломаев М.И., Белоплотов Д.В., Тарасенко В.Ф., Сорокин Д.А. Излучательные характеристики плазмы импульсно-периодического разряда, инициируемого убегающими электронами Изв. ВУЗов. Физика, Т. 59. №. 3. С. 49-54 (год публикации - 2016).

19. Рипенко В. С., Ерофеев М.В., Шулепов М.А., Тарасенко В.Ф. Модификация поверхности меди объемным разрядом, инициируемым пучком электронов лавин в потоке азота Известия ВУЗов. Физика, Т. 59. № 7/2. С. 216-220 (год публикации - 2016).

20. Рипенко В.С., Ерофеев М.В., Шулепов М.А., Тарасенко В.Ф. УВЕЛИЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭНЕРГИИ МЕДИ ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПЛАЗМЫ ОБЪЕМНОГО РАЗРЯДА, ИНИЦИИРУЕМОГО ПУЧКОМ ЭЛЕКТРОНОВ ЛАВИН Известия ВУЗов. Физика, Т. 59. № 9/2. С. 252-255 (год публикации - 2016).

21. Скакун В.С., Панарин В.А., Печеницин Д.С., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Формирование апокампического разряда в условиях атмосферного давления Изв. ВУЗов. Физика, Т. 59. №5. С. 92-96 (год публикации - 2016).

22. Сорокин Д.А., Ломаев М.И., Тарасенко В.Ф. Parameters of REP DD's plasma formed during the pulse and pulse-periodic modes in dense gases Proceeding of SPIE, 9810, 98101M (год публикации - 2015).

23. Сорокин Д.А., Ломаев М.И., Тарасенко В.Ф. VUV radiation of heteronuclear dimers and its amplification in the plasmaofhigh-voltage nanosecond discharges initiatedby runawayelectrons in Ar-Xe mixture Atmospheric and Oceanic Optics, Vol. 29. No. 5, pp. 471-476 (год публикации - 2016).

24. Соснин Э.А., Панарин В.А., Скакун В.С., Бакшт Е.Х., Тарасенко В.Ф. Dynamics of apokamp-type atmospheric pressure plasma jets EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL D, V. 71, No. 25. 6 p. (год публикации - 2017).

25. Соснин Э.А., Панарин В.А., Скакун В.С., Тарасенко В.Ф. Моделирование голубых струй стартеров с помощью апокампа, формируемого при пониженных давлениях воздуха Оптика атмосферы и океана, Т. 29. № 10. С. 855–858 (год публикации - 2016).

26. Соснин Э.А., Панарин В.А., Скакун В.С., Тарасенко В.Ф., Печеницын Д.С., Кузнецов В.С. Источник плазменной струи атмосферного давления, формируемой в воздухе или азоте при возбуждении барьерным разрядом Журнал технической физики, том 86, вып. 5, с. 151-154 (год публикации - 2016).

27. Соснин Э.А., Панарин В.А., Скакун В.С., Тарасенко В.Ф., Печеницын Д.С., Кузнецов В.С. A new DBD-driven atmospheric pressure plasma jet source on air or nitrogen Proceeding of SPIE, Vol. 9810, 98101I (год публикации - 2015).

28. Соснин Э.А., Скакун В.С., Панарин В.А., Печеницин Д.С., Tарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х. Феномен апокампического разряда Письма в ЖЭТФ, Т. 103. №. 11-12. С. 857-860 (год публикации - 2016).

29. Соснин Э.А., Скакун В.С., Панарин В.А., Тарасенко В.Ф. Жданова О.С., Гольцова П.А. Первый опыт применения апокампического разряда для инактивации микроорганизмов Современные научные исследования и инновации, № 4 (60). Рублика 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ (год публикации - 2016).

30. Тарасенко В.Ф. и др. Generation of Runaway Electron Beams and X-Rays in High Pressure Gases, Volume 2: Processes and Applications Nova Science Publishers, Inc., NY, USA, Volume 2: Processes and Applications (год публикации - 2016).

31. Тарасенко В.Ф. и др. Generation of Runaway Electron Beams and X-Rays in High Pressure Gases, Volume 1: Techniques and Measurements Nova Science Publishers, Inc., NY, USA, Volume 1: Techniques and Measurements (год публикации - 2016).

32. Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г., Белоплотов Д.В., Козырев А.В. Свечение полиметилметакрилата под воздействием пучков убегающих электронов, формируемых в газовом диоде ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, Т. 471. № 2. С. 150-153 (год публикации - 2016).

33. Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г., Белоплотов Д.В., Козырев А.В. Luminescence of polymethyl methacrylate excited by runaway electron beam and by KrCl excilamp IEEE Transactions on Plasma Science, V. 45. No.1, pp. 76-84 (год публикации - 2017).

34. Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г., Белоплотов Д.В., Ломаев М.И. Амплитудно-временные характеристики сверхкороткого лавинного электронного пучка при субнаносекундном пробое в воздухе и азоте Физика плазмы, Т. 42. № 4. С. 376-390 (год публикации - 2016).

35. Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г., Ломаев М.И. Характеристическое излучение азота при положительной полярности электрода с малым радиусом кривизны и субнаносеккундном пробое в неоднородном электрическом поле Прикладная физика, № 4. С. 49-53 (год публикации - 2016).

36. Тарасенко В.Ф., Белоплотов Д.В., Ломаев М.И. Colored diffuse mini jets in runaway electrons preionized diffuse discharges Transactions on Plasma Science, V. 44. No. 4. P. 386-392 (год публикации - 2016).

37. Тарасенко В.Ф., Сорокин Д.А., Ломаев М.И. Генерация двойных импульсов тока пучка убегающих электронов при субнаносекундном пробое атомарных и молекулярных газов Журнал технической физики, Т. 86. №10. С. 109-117 (год публикации - 2016).

38. Тарасенко В.Ф., Соснин Е.А., Скакун В.С., Панарин В.А., Тригуб М.В., Евтушенко Г.С. Dynamics of apokamp-type atmospheric pressure plasma jets initiated in air by repetitive pulsed discharge Physics of Plasmas, Vol. 24. 043514-1 – 043514-6 (год публикации - 2017).

39. Шулепов М.А., Ерофеев М.В., Оскомов К.В., Тарасенко В.Ф. Modification of various metals by volume discharge in air atmosphere Proceeding SPIE, Vol. 9810, 98100X (год публикации - 2015).

40. Шулепов М.А., Ерофеев М.В., Оскомов К.В., Тарасенко В.Ф. Modification of the surface layers of copper by a diffuse discharge in atmospheric pressure air Proceeding of SPIE, Vol. 9810, 98100Y (год публикации - 2015).

41. Шулепов М.А., Ерофеев М.В., Рипенко В.С., Тарасенко В.Ф. Воздействие объемного разряда при нормальном давлении азота на поверхностные слои титана и ниобия Известия ВУЗов. Физика., Т. 59. № 9/2. С. 275-278 (год публикации - 2016).


Возможность практического использования результатов
не указано