Экспериментально исследованы распространение и структура микроплазменного разряда, инициируемого в вакууме импульсным потоком плазмы с плотностью 1013 см–3 на поверхности титанового образца, покрытого тонкой сплошной диэлектрической оксидной пленкой титана толщиной 2–6 нм, при изменении электрического тока разряда от 50 А до 400 А. Интегральное свечение микроплазменного разряда в макромасштабе представляет собой разветвленную структуру типа дендрита, которая в микромасштабе состоит из большого количества ярко светящихся «точечных» образований – локализованных на поверхности металла катодных пятен. Возникающая при этом эрозионная структура на поверхности титана «идентична» структуре свечения разряда и состоит из большого количества отдельных неперекрывающихся микрократеров с характерными размерами 0,1–3 мкм, которые образуются в местах локализации катодных пятен на расстояниях до 20 мкм друг от друга. Распространение одиночного микроплазменного разряда по поверхности титана происходит со средней скоростью 15–70 м/с при токах разряда 50–400 А. Распространение микроплазменного разряда в микромасштабе имеет «прыжковый» характер: плазма «неподвижных» горящих катодных пятен, в течение времени их жизни 1 мкс, инициирует возбуждение новых микро-разрядов, которые создают новые катодные пятна на расстояниях локализации от 1 мкм до 20 мкм от первичных катодных пятен. Такой процесс повторяется многократно в течение импульса микроплазменного разряда длительностью от 0,1 мс до 20 мс.
The propagation and structure of a microplasma discharge initiated in vacuum by a pulsed plasma flow with a density of 1013 cm–3 on the surface of a titanium sample covered with a thin continuous dielectric titanium oxide film with a thickness of 2–6 nm were studied experimentally when the electric current of the discharge changes from 50 A to 400 A.
It was found that the microplasma discharge glow visually at the macroscale has a branched structure of the dendrite type, which at the microscale consists of a large number of brightly glowing “point” formations – cathode spots localized on the metal surface. The resulting ero-sion structure on the titanium surface is visually “identical” to the structure of the discharge glow and consists of a large number of separate non-overlapping microcraters with charac-teristic sizes from 0.1–3 µm, which are formed at the sites of localization of cathode spots at distances of up to 20 µm from each other. It was found that the propagation of a single mi-croplasma discharge over the titanium surface covered with a thin oxide film a thickness of 2–6 nm occurs at an average velocity of 15–70 m/s when the amplitude of the discharge elec-tric current changes in the range of 50–400 A. In this case, the microplasma discharge prop-agation on the microscale has a “jumping” character: the plasma of “motionless” burning cathode spots, during their lifetime 1 μs, initiates the excitation of new microdischarges, which create new cathode spots at localization distances of 1–20 μm from the primary cath-ode spots. This process repeated many times during a microplasma discharge pulse with a duration from 0.1 ms to 20 ms.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- Префикс DOI
- 10.51368/2307-4469-2021-9-6-449-463
- eLIBRARY ID
- 47365749
