ИСТИНА

4.1. Создан экспериментальный диагностический стенд, позволяющий измерять ВЧ магнитные поля и токи в объеме разряда, определять параметры плазмы спектральными и зондовым методами. В качестве объекта исследования был использован индуктивный двухкамерный источник плазмы, состоящий из газоразрядной камеры и технологической камеры диаметром D=46 и высотой h=30см, закупленной по программе развития МГУ и предназначенной для решения широкого спектра инновационных задач: разработки технологий поверхностной модификации материалов (придания вариативных гидрофильных и гидрофобных свойств), напыления функциональных пленочных структур, распыления поверхности, синтеза новых материалов, включая различные композитные структуры на основе карбинов и линейно-цепочечного углерода, создания новых источников плазмы для реализации различных плазменных технологий, включая космические приложения. Для возбуждения разряда использовалась соленоидальная антенна, расположенная на внешней поверхности газоразрядной камеры. На внешней боковой поверхности технологической камеры были расположены электромагниты, позволяющие создавать в камере магнитное поле В, необходимое для резонансного возбуждения геликонов и косых ленгмюровских волн. Показано, что при отсутствии магнитного поля разряд концентрируется в газоразрядной камере. При увеличении В в технологическую камеру поступает поток электронов при условии, что длина свободного пробега электронов  превышает геометрические размеры источника плазмы, > D, h. В случае использования однородного магнитного поля с ростом магнитного поля наблюдается появление резко очерченного в радиальном направлении плазменного столба, замыкающегося на нижний фланец. При этом искривлением силовых линий можно управлять положением плазменного столба, в том числе поворачивать его под углом, близким к 90 градусам. В случае использования однородного магнитного поля его увеличение позволяет повысить концентрацию электронов в технологической камере, причем на рабочих частотах 4 и 13.56МГц она становится выше, чем в самой газоразрядной камере. Выполненные эксперименты и математическое моделирование показали, что эффект аксиального перераспределения плотности плазмы с ростом индукции магнитного поля вызван самосогласованным действием следующих факторов: изменением аксиального распределения ВЧ полей, связанного с возбуждением волн в плазме, изменением величин квазистационарных скачков потенциала в разряде вблизи металлических элементов конструкции источника плазмы, а также действия силы Миллера, выталкивающей электроны и ионы из областей с высоким градиентом ВЧ полей. Показано, что сущестование паразитной емкости между антенной и металлическими фланцами источника плазмы приводит, как к существенному изменению аксиального распределения потенциала плазмы, так и к изменению структуры ВЧ полей, возбуждаемых в разряде. Фундаментальные результаты, полученные при исследовании физических процессов в двухкамерном источнике плазмы, были использованы для нахождения оптимальных режимов работы гибридной плазменной системы, предназначенной для ионно-стимулированного напыления покрытий. Работа была выполнена по договору с ОАО НИИТМ. 4.2. В рамках раздела «Исследование емкостного ВЧ разряда в аргоне, помещенного в магнитное поле с преимущественной радиальной компонентой» был разработан и изготовлен источник плазмы на основе модели стационарного плазменного двигателя. Выполнены измерения энергетических распределений ионов в потоке плазмы, выходящем из разрядного канала, интенсивности свечения спектральных линий аргона, возбуждаемых в разряде, параметров плазмы в разрядном канале, а также продольного распределения зондового ионного тока насыщения на пристеночные зонды, установленные вдоль стенок канала. Измерения выполнены с использованием диагностического стенда, описанного в разделе 4.1. Диапазон изменения величины внешнего радиального магнитного поля составлял величину 40 – 150Гс, расход аргона изменялся в диапазоне 0.6 – 1.6 мг/с, а мощность ВЧ генератора – в диапазоне 150 – 200Вт. Эксперименты показали, что эффективная температура электронов, определенная из зондовых ВАХ изменяется в диапазоне 5 – 10 эВ, причем наибольшие значения эффективной темепературы электронов наблюдаются при малых расходах аргона. Значения эффективной температуры быстрых электронов, определенные по отношению интенчивностей спектральных линий аргона, находятся в согласии с результатами зондовых измерений. Значения концентрации электронов в продольном направлении максимальны в области наибольших значений магнитного поля, которые достигаются в районе среза разрядного канала. Здесь при оптимальных значениях внешних параметров разряда концентрация электронов составляет величину порядка 2∙1011см-3. По мере продвижения вглубь канала концентрация плазмы падает, и на глубине 2 см становится в 2 – 3 раза меньше, чем на срезе. Измерения энергетического распределения ионов на выходе из канала показали наличие ускоренных ионов с энергией порядка 70эВ. Наличие ускоренных ионов на выходе из канала, а также увеличение плотности плазмы в области максимума радиального магнитного поля свидетельствуют о формировании азимутального дрейфа электронов в скрещенных радиальном магнитном и продольном квазистационарном электрическом поле, возникающем на срезе канала.