Введение к работе
Актуальность работы. Исследование газового , разряда в скрещенных ЕхН полях является актуальним в связи с созданием множества газоразрядных приборов, управляемых магнитным полем: коммутирующие устройства; системы ионного распыления материалов; инжекторы заряженных частиц с плазменными эмиттерами и т.д.
Анализ литературных данных показывает, что свойства разряда
в поперечном магнитном поле с замкнутым дрейфом электронов в
области промежуточных давлений ( Ле d , где Де - длина
пробега электрона, d - межэлектродный зазор ), в которой функционирует ' большинство из перечисленных устройств, практически не изучены. Отсутствуют удовлетворительные физические модели, позволяющие определить области существования разряда, а также провести классификацию режимов разряда с целью выбора оптимальной устойчивой работы устройства для конкретной технологической задачи. В первую очередь это относится к магнетронним системам распыления материалов и к плазменным эмиттерам низкоэнергетичных плотных потоков заряженных частиц.
Цель работы. Проведение экспериментальных исследований условий зажигания разряда в области промежуточных давлений, определение основных закономерностей, построение теоретических моделей механизма пробоя.
Проведение исследований рекимов разряда с положительным объемным зарядом при наличии замкнутого дрейфа электронов.. Проведение классификации вольт-амперных характеристик разряда. Проведение диагностических зондобых исследований структуры разряда.
Исследование возможности использования плазмы разряда в качестве эмиттера низкоэнергетичных электронов.
Научная новизна и практическая значимость рзботы. В процессе проведения работы были исследованы области существования разряда в слабо-неоднородном магнитном поде в области промежуточных давлений. Показана связь между видом
характеристики зажигания и классическим геконом подобия Пашена. Впервые проведена классификация характеристик зажигания разряда по (pd) ( р- давление газа, d- межэлектродное расстояние ). Построены простые модели, позволяющие определить границы области существования разряда, Расчитать участки характеристик зажигания. Построена кинетическая модель лавинного пробоя полностью описывающая характеристику зажигания 1/3(бГ1 Р, d) в области промежуточных давлений. Обнаружена зависимость режимов разряда с положительным объемным зарядом от соответствующей характеристики зажигания. Показана возможность проведения классификации вольт-амперных характеристик разряда по (pd). Обнаружены режимы разряда с обрывом тока, позволяющие объяснить неустойчивое поведение магнетронних высоковольтных и сильноточных разрядов. Обнаружена устойчивая форма разряда с компенсированным пространственным зарядом. Показана возможность, получения .дискового пучка электронов низкой энергии из кольцевого плазменного эмиттера. Построена теоретическая модель, связывающая параметры разряда с параметрами пучка, которая позволяет определить коэффициент эмиссии плазменного эмиттера и рассчитать зависимости тока пучка от вытягивающего напряжения.
Полученные результаты использованы:
-при создании мощного источника электронов с плазменным эмиттером на основе цилиндрического магнетронного разряда в институте сильноточной электроники СО РАН;
-в новой плазменной технологии ионно-стимулированного травления ( НПО Субмикрон ).
На защиту выносятся следующие положения:
I.Результаты исследования условий зажигания разряда в слабо-неоднородном аксиально-симметричном поперечном магнитном поле с замкнутым дрейфом электронов в области промежуточных давлений. Методика измерений характеристик зажигания. Результаты теоретических рачетов.по разработанным в диссертации моделям, позволяющим рассчитать зависимость напряжения зажигания от параметров устройства ( индукции магнитного поля, давления рабочего газа,размера разрядной области.рода газа,материала электродов). Методика классификаций характеристик зажигания.
2. Результаты исследования режимов- разряда, зависимости
вольт-амперных характеристик разряда от величины поперечной
составляющей индукции магнитного поля в газоразрядном
устройстве. Методика классификации вольт-амперных характеристик
разряда. Режимы разряда с обрывами тока и с s-образными
характеристиками. Результаты зовдовой диагностики. Результаты
расчета по разработанным моделям режимов разряда. .
3. Метод получения дискового пучка электронов из кольцевого
плазменного эмиттера. Эксперимент и расчет.
Апробация работа. Основные результаты работы были представлены на Международных конференциях по явлениям в ионизованных газах 1981, 1983, 1991 г.; на IX Всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы 1983г., на Всесоюзной конференции по физике газового разряда 1984г., на 7 Всесоюзном симпозиуме по ненакаливаемым катодам 1985г., на I Всесоюзном совещании по плазменной эмиссионной электронике 1991 (обзорный доклад).
Публикации.Основные результаты работы опубликованы в 18 печатных работах, выполненных при непосредственном участии'
автора, а также получено положительное решение о Еыдаче патента
по заявке ы 5045678 от 29.04.92 на создание новой технологии
ионно-стшулированного травления в микроэлектронике.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Работа содергагг 1VS страниц, в том
числе 100 страниц машинописного текста, Z таблиц,
60 рисунков. Список литературы включает Ці/ наименований.
