Определены параметры разряда для заряженных пылевых структур сферической формы (кулоновских пылевых сфер) в плазме неона при температуре стенки разрядного устройства 77 К. Пылевые сферы наблюдались экспериментально при фиксированных давлениях неона 0,15, 0,9 и 1,2 Торр и были получены экстраполяцией при давлениях 0,42 и 0,65 Торр. Пылевые сферы соответствовали точке пересечения зависимостей радиального и аксиального размеров пылевых структур от тока разряда. Проанализирована связь параметров плазмы, при которых образуются пылевые сферы, с составом, фазовым и динамическим состоянием компонент, образующих пылевые сферы, и с размером пылевых сфер. Проведён численный расчёт параметров плазмы разряда и пылевых сфер при изменении давления газа. Обнаружен непрерывный фазовый переход второго рода в пылевых сферах при давлениях 0,15–0,65 Торр. Обнаружено увеличение величины «химического потенциала» пылевой сферы вблизи линии ликвидуса и линии раздела компонентов пылевой смеси на фазовой P–I диаграмме.
Экспериментально получена граница (линия) перехода от сплошных пылевых структур к полым пылевым структурам в координатах «давление – ток разряда» в тлеющем разряде в неоне. Эксперименты выполнены для сферических частиц диаметром 2,55 и 4,14 мкм. Проведено моделирование линии перехода с помощью диффузионно-дрейфовой модели положительного столба разряда в неоне с учетом радиального градиента температуры. В результате моделирования экспериментальных данных обнаружено, что сила термофореза, действующая на микрочастицы в пылевой структуре, связана с параметрами разряда, зависит от размера микрочастиц и пылевой структуры. Результаты работы могут быть использованы в технологиях с пылевой плазмой.
Для разрядной системы с протяженным полым катодом, используемой в форвакуумном плазменном источнике ленточного электронного пучка, исследовано влияния геометрии катодной полости и рода плазмообразующего газа на однородность распределение концентрации плазмы в области эмиссионной границы. Показано, что наибольшее влияние на однородность распределения концентрации эмиссионной плазмы оказывает геометрические параметры разрядного промежутка электронного источника. При оптимальной геометрии разрядной системы определен диапазон токов разряда, давления и рода газа, обеспечивающие неоднородность распределения концентрации плазмы не более 20 % от среднего значения.
Впервые проведены исследования характеристик продольного тлеющего разряда в сверхзвуковом потоке газа между центральным телом и конфузором. Установлено, что характеристики разряда по пространственной локализации, интенсивности излучения, формированию приэлектродных зон зависят от способов организации сверхзвукового потока. Изучены характеристики потока газа в расширяющейся области сверхзвукового сопла, восстановление давления в конфузоре, параметры срыва сверхзвукового потока. Если в качестве катода использовать центральное тело в виде постоянно подаваемой проволоки цилиндрического профиля, то подобный разряд может найти применение в процессах нанесения функциональных покрытий и нанопокрытий. Из-за концентрации токового пятна на конце катода будет происходить интенсивное катодное распыление. Распыленные атомы будут направленно переноситься вместе с потоком и образовывать покрытия на подложках на входе в конфузор либо подложка может служить анодом разряда.
Развита кинетическая теория высоковольтного тлеющего разряда (ВТР). Решено уравнение Пуассона в слое объёмного заряда с учётом потока ионов, поступающих из плазмы в слой, ионизации газа в слое электронами, ионами и быстрыми атомами. На катоде имеет место потенциальное и кинетическое вырывание электронов с поверхности. Для различных значений плотности газа и коэффициента вторичной эмиссии рассчитаны ВАХ, определены размеры слоя объемного заряда, получены распределения электрического поля в слое и другие характеристики ВТР. Предложенная математическая модель может быть использована для расчета характеристик ускорителей электронов на основе ВТР.
Исследовано формирование диффузной плазмы в трубках с внутренними диаметрами 8,4 и 14,2 см при скорости роста напряжения V 35 кВ/мкс и 100 В/мс. Приводятся фотографии свечения разряда в различных режимах. Показано, что при V 100 В/мс и давлениях воздуха p = 0,4 и 1 Торр пробой промежутка инициируется за счёт распро-странения стримера от плоского электрода положительной полярности. Установлено, что после прохождения стримером промежутка плоскость – остриё и образования плазменной диффузной струи красного цвета, происходит формирование тлеющего разряда, который может поддерживаться как в импульсном, так и в стационарном режиме. Показано, что наибольшую мощность излучения из плазмы разряда в этих условиях даёт фронт стримера, а наибольшие энергии излучения первой и вто-рой положительных систем азота достигаются за счёт увеличения длительности импульса возбуждения при переходе в режим тлеющего разряда. Подтверждено, что при p = 0,4 и 1 Торр спектр излучения положительного столба тлеющего разряда соответствует спектру излучения красных столбчатых спрайтов.
Выполнен анализ кинетических характеристик электронов и ионов при их дрейфе в инертных газах в условиях экспериментов с пылевой плазмой в разряде постоянного тока в трубке диаметром 2 см, давлении газа 0,33 Торр и токе 1,5 мА. Методом динамики многих частиц с розыгрышем столкновений по процедуре Монте Карло вычислены скорость дрейфа электронов, энергетический коэффициент Таунсенда, средняя энергия, коэффициент ионизации и доля энерговклада на возбуждение и ионизацию газа для случаев однородного и стратифицированного разрядов. Получены оценки потенциала стенки и плотности плазмы, проведено сравнение с экспериментом. Рассчитаны характеристики ионной компоненты, сделаны оценки влияния распыления никелевого катода на временные характеристики разряда.
Экспериментально показано, что термофоретической силой, действующей в тепловом поле на микрочастицы в комплексной плазме, можно эффективно управлять облаком из заряженных микрочастиц, образующемся в электростатической ловушке страты положительного столба тлеющего разряда. Обнаружено, что изменение градиента температуры теплового поля приводит к изменениям местоположения облака в объёме плазмы, формы и размера облака и подавлению колебаний микрочастиц в направлениях поперечных этому градиенту. Обнаружено, что более сильное тепловое воздействие испытывают микрочастицы большего размера, а демпфирование колебаний микрочастиц происходит совместно с изменением пространственного расположения облака. Полученные экспериментальные результаты согласуются с теоретическими представлениями о рассматриваемых явлениях