Источник газометаллической плазмы на основе слаботочного разряда при атмосферном давлении
| Напряжение разряда | 120—150 В |
| Ток разряда | регулируемый 20—1000 мА |
| Режим функционирования | импульсный, непрерывный |
| Форма импульса | квазипрямоугольный |
| Частота следования импульсов | регулируемая 20—100 кГц |
| Коэффициент заполнения периода | 0.1—0.8 |
| Расстояние «катод-анод» | регулируемое 5—15 мм |
| Рабочий газ | Аргон, гелий, азот |
| Расход газа | 1000 sccm |
| Материалы катода | Магний, цинк, индий |
Назначение и область применения
Устройство предназначено для генерации потоков плазмы, содержащей металлический компонент для получения ультрадисперсных порошков и функциональных покрытий при атмосферном давлении.
Принцип работы
Разрядная система источника плазмы образована двумя коаксиальными электродами, центральным – катодом и, окружающим его цилиндрическим анодом. Рабочая часть катода, направленная в сторону отверстия в аноде, имеет эродируемые вставки из легкоплавких металлов. При функционировании разряда происходит нагревание катода – тигля до температуры плавления катодной вставки. В результате на рабочей поверхности катода формируется выпуклый жидкометаллический мениск. С его поверхности потоком рабочего газа срываются атомы расплавленного металла. Таким образом формируется поток газометаллической плазмы, который выносится за пределы разрядной системы через отверстие в аноде. Возбужденные частицы металлов, транспортируемые в этом потоке, остывают, окисляются в результате смешивания экстрагируемого газометаллического потока с воздухом, слипаются в агломераты, формируя частицы с размерами от нескольких единиц до нескольких десятков нанометров. При конденсации данных частиц происходит формирование покрытий на металлах и диэлектриках со скоростью несколько десятков микрометров в минуту.
Преимущества
- Не требуется вакуумная система.
- Возможность получения ультрадисперсных порошков.
- Высокая скорость нанесения покрытий.
Основные публикации
- Savkin K., Sorokin D., Beloplotov D., Ostapenko M., Semin V., Oks E.. Indium Oxide Powder Synthesis in a Low-Current Discharge Plasma at Atmospheric Pressure. Ceramics. 2023; 6(1):265-277. https://doi.org/10.3390/ceramics6010016
- Источник металлсодержащей плазмы на основе тлеющего разряда атмосферного давления // Прикладная физика, 2022, № 6, с.12, DOI: 10.51368/1996-0948-2022-6-12-17
- A low-current atmospheric pressure discharge generating atomic magnesium fluxes // Journal of Applied Physics 127, 213303 (2020); https://doi.org/10.1063/5.0006239
- Generation of Micron and Submicron Particles in Atmospheric Pressure Discharge in Argon Flow with Magnesium, Zinc, and Boron Carbide Electrodes. Surface and Coatings Technology, 389, Article ID: 125578. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125578
