Установленная сотрудниками НИЛ «Проблемная радиоастрономическая лаборатория» Института физики Казанского федерального университета (КФУ) зависимость параметров высокочастотной плазмы, используемой в устройствах для обработки материалов, может быть использована для повышения эффективности существующих устройств, сообщает 8 сентября пресс-служба вуза.

Исследователи КФУ в результате экспериментов, проводимых в рамках проекта РНФ «Численное и экспериментальное исследование высокочастотной плазмы пониженного давления для модификации поверхностей функциональных материалов», установили зависимость концентрации электронов, электронной и газовой температур в высокочастотном индукционном разряде пониженного давления от частоты электромагнитного поля.

Результаты исследования были представлены в статье «Частотные зависимости характеристик индуктивно-связанного радиочастотного разряда при пониженном давлении», опубликованной в журнале Plasma Sources Science and Technology.

Руководитель проекта доцент кафедры радиофизики Института физики Александр Шемахин пояснил:

«Высокочастотная индукционная плазма применяется в индукционных двигателях, с ее помощью полируют линзы, она используется для травления множества материалов различной природы. 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».

Поскольку частотная зависимость таких важных характеристик плазмы, как концентрация и температура электронов в широком диапазоне частот, физиками еще не определялась, исследователи КФУ решили заполнить этот пробел.

Как сообщил инженер НИЛ Проблемная радиоастрономическая лаборатория Тимур Терентьев, сначала учеными с помощью численной модели была исследована зависимость концентрации электронов от частоты:

«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».

Ранее частоту электромагнитного поля выбирали из разрешенного набора частот. Но открытие исследователей КФУ сделало частоту параметром, которым можно управлять для получения наилучших показателей генерации плазмы.

Участники проекта далее смогли доказать, что концентрацию заряженных частиц, их температуру можно увеличить, одновременно получив оптимальную температуру несущего газа, подобрав частоту приложенного высокочастотного поля. При этом не потребуется изменять конструкцию газоразрядной камеры плазменной установки.

Исследователи считают, что полученные ими научные результаты станут подспорьем проектировщикам новых установок ВЧ-плазменной обработки материалов и поспособствуют улучшению характеристик существующих.