Неравновесная плазма разрядов СВЧ и постоянного тока: сравнительные аспекты и подобие тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

Р О ОД МОСКОВСКОЕ ФИЗИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО

/ 5

На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВ Юрий Анатольевич

НЕРАВНОВЕСНАЯ ПЛАЗМА РАЗРЯДОВ СЕЧ И ПОСТОЯННОГО ТОКА! СРАВНИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ И ПОДОБИЕ

01.04.08 - физика и нагая плазкн

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-ыатенатических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Институте нефтехимического синтеза ш. A.B. Топчиева Российской Академии Наук

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Э.И. Асиновский

доктор физико-математических наук И.А. Коссый

доктор физико-математических наук О.В. Кудреватова

Ведущая организация: Институт проблей механики Российской Академии Наук

на заседании специализированного совета ДЛ69.04.01 при Московском физическом обществе по адресу: 117333, г.Москва, Ленинский проспект, 53, Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физического института им. П.Н. Лебедева РАН.

Защита состоится

час.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета доктор Зизико-матенатических наук

Ь ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ;-

Актуальность. Работа посвящена одной из фундаментальных проблем физики и химии плазмы - проблеме подобий' и сравнительного описания плазмы неравновесных самостоятельных • электрических разрядов.

Проблема сопоставления характеристик Неравновесной плазма самостоятельных электрических разрядов имеет давнюю историю и возникла,- когда' появилась возможность использовать для создания' плазмы электрические поля, изменяющиеся во времени' с различными частотами - от постоянного тока до частот лазерного излучения. Это разряда постоянного тока (РПТ), низкочастотные (НЧ), высокочастотные (ВЧ), сверхвысокочастотные (СВЧ) и лазерные разряды.

В настоящее время накоплен ' большой экспериментальный' и теоретический'материал по физико-химический'характеристикам плазма таких разрядов В' атомарных и молекулярных газаг. Набор данных" должен■ быть обобщен и систематизирован в соответствии с определенными принципами, однако выработка таких прийцийов еще не доведена до конца.- Это■затрудняет возможность рассмотрения плазмы различных- разрядов с единых позиций1.- Эта; проблема существует не только для плазмы различных разрядов, но и' для разрядов, реализуемых в одном частотном' диапазоне при использовании различных устройств для ввода энергии в-плазму. Например, в СВЧ диапазоне плазма может быть получена в резона'торных и волноводных-генераторах плазмы, с помощью поверхностных- волн,- замедляющих структур, волновых пучков.

До последнего времени проблема сопоставление Га'рактерйбтик плазмы разных разрядов имела чисто академический^ интерес. Однако сейчас, когда все из перечисленных типов разрядов уже нашлй- иЛИ' находят применение для решения практических задач-* актуальности ее решения принимает первостепенное значение. Это определяется двумя аспектами.

Во-первых, число разрядов и разрядных устройств велико и новые конструкции появляются все время. Уровни изученности их параметров разные. Поэтому возникает проблема возможности использования данных, полученных в одном разряде, для анализа и описания процессов в других.

Во-вторых, поскольку области использования неравновесной низкотемпературной плазмы широки (достаточно назвать плазмохимию,

газовые лазеры, газоразрядные источники света и т.д.), то необходимо иметь объективные критерии оптимального выбора способа генерации плазмы для каздого конкретного применения.

Отсутствие единого подхода к сравнению разрядов препятствует построению научных основ плазменных технологий, поскольку вывода о преимуществах того или иного типа разряда зачастую оказываются неоднозначными. В частности, в одном из перспективных применений низкотемпературной плазмы - плазмохимии - не решенной оказывается проблема связи химической активности плазмы с типом разряда, а также зависимость ее от частоты электрического поля, создающего плазму.

В диссертации в качестве представителей электрических разрядов детально анализируется неравновесная плазма двух типов самостоятельных разрядов: СВЧ разряда и разряда постоянного тока при пониженных давлениях.

Первый выбран по следующим причинам. Во-первых, это один из наименее ^следованных типов разрядов, имеющий достаточно короткую историю. Во-вторых, хотя широкое использование СВЧ энергии для получения плазмк стало возможно лишь сравнительно недавно, сейчас этот тип разряда занял прочное место в ряду других генераторов плазмы. В силу ряда привлекательных черт для решения прикладных задач (напр., простота получения, высоких энерговкладов в плазму, возможность п лучения плазмы при низких давлениях), наблюдается возрастающий интерес к СВЧ разрядам. Следовательно нужно решить задачу: в чем сходство и отличие свойств СВЧ плазмы и плазмы других типов разряда.

Целесообразно сопоставить свойства СВЧ плазмы и плазмы разряда постоянного тока - наиболее исследованной как экспериментально, так и теоретически. Поэтому в качестве второго объекта исследования выбран положительшй столб разряда постоянного тока.

Цель работы:

- изучение проблемы подобия разрядов и факторов, определяющих пределы его применимости для плазмы с химическими реакциями.

выявление фундаментальных закономерностей, определяющих соотношение параметров неравновесной плазмы различных типов самостоятельных электрических разрядов;

- изучение влияния способа получения плазмы на ее химическую активность.

Основными этапами работы были:

-3- разработка общего подхода к изучения проблемы подобия разрядов;

разработка новых и усовершенствование существую: них экспериментальных методов исследования плазмы с химическими реакциями, экспериментальных установок и методов моделирования;

- самосогласованное моделирование плазмы СВЧ разряда и положительного столба разряда постоянного токе в диффузионном режиме;

- изучение влияния характеристик плозмообразуодего газа и различных типов соудчрений электронов с тяжелыми частицами на кинетику электронов в плазме и соотношение параметров плазмы СВЧР и ИГЕ;

экспериментальное изучение физических- и химических характеристик плазмы СВЧР и РПТ;

- определение соотношения скоростей и коэффициентов скоростей процессов с участием электронов в плазме СВЧР и РПТ;

- выработка концепции соотношения химических активностей неравновесной плазмы самостоятельных разрядов на примере плазмы СВЧР и РПТ.

Разработка методов диагностики, экспериментальных, установок и методов самосогласованного моделирования плазмы являлись ванными этапами работы. Например, хотя сравнение разрядов проводилось часто, к началу работы установок, специальна предназначенных для решения задач сравнения разрядов и последовательно реализующих определенную концепцию сравнения не было.

Моделирование проводилось обычно теоретика- экспериментальными методам!, включающими в себя набор уравнений, частично описывающих плазму (как правило, уравнение Больцмана и различные балансные уравнения для концентраций частиц плазмц., а также ряд сведений, вносимых в расчеты из результатов измерений. Это приводило к тому, что отдельные характеристики плазмы, напр., энергетическое распределение электротсв, выделялись :<гк определяющие параметры.

Только самосогласованной расчет, приншапций во внимание все или наиболее существенные связи в плазма может дать отрет на вопрос о соотношении параметров плазмы разных разрядов, т.к. в самостоятельных разрядах нет бозмокгосги ьазависимо менять одни внутренние параметры плазмы не изменяя другие. Самосогласованный расчет имеет особое знпчет:е для СВЧР, гд измерение внутрешшх параметров плазмы затруднено.

Научная новизна работы заключается в следующих основных положениях, которые выносятся на защиту:

- исследованы факторы, определяющие границы применимости теории подобия разрядов;

выявлена роль химических реакций и определены физико-химические процессы (реакции возбужденных частиц, радикалов, продуктов первичных реакций и др.), препятствующие подобию разрядов;

- предложеп и' детально обоснован принцип сравнения свойств плазмы разных разрядов с помощью энергетических характеристик (удельный энерговклад, энерговклад в расчете на один электрон и др.). Показаны их преимущества перед традиционной параметризацией плазмы с применением приведенных эффективных электрических полей;

-установлена связь соотношения параметров плазмы СВЧ разряда и разряда постоянного тока (функций распределения электронов по энергиям, концентраций электронов и возбувдешшх частиц) с фундаментальной характеристикой плазмооСразумцого газа - с формой транспортного сечения рассеяния электронов на тяжелых частицах. Это позволяет прогнозировать различие свойств разрядов;

- установлены закономерности влияния электрон-электронных столкновений и ударов второго рода на энергетические распределения электронов в плазме разрядов■СВЧ и постоянного тока;

- решена задача о соотношении химических активностей плазмы СВЧ разряда и разряда постоянного тока;

показано, что скорости энергоемких процессов при электронном ударе в плазме самостоятельных разрядов СВЧ и постоянного тока и, соответственно, химические активности плазмы этих разрядов слабо зависят от способа получения плазмы при одинаковом удельном энерговкладе;

- определены соотношения мекду коэффициентами скоростей энергоемких процессов в плазме СВЧ разряда и разряда постоянного тока, что даэт возможность использовать значения этих коэффициентов, известных в одном разряде, для другого разряда. Это является базой' для построения научных основ плазмохимических технологий.

Научная и • практическая ценность полученных результатов заключается в том, что они позволили создать единый подход к рассмотрению свойств неравновесной плазмы различных типов самостоятельных электрических разрядов пониженного давления, определить ооаде и различающая их характеристики и

прогнозировать эти различия исходя из априорной информации. Это, в свою очередь, позволяет целенаправленно выбирать условия для создания плазмы с заданными свойствами.

Результата могут найти применение во всех научных и практических задачах, для решения которых- используется неравновесная плазма: в плазмохимии и аналитической химии, газоразрядных лазерах, источниках света.

Апробация результатов.. Основные материалы диссертации докладывались на следующих конференциях, симпозиумах,' совещаниях, школах, семинарах: международных конференциях по- явлениям в ионизованных газах (Эйндховен, 1975; Берлин, 1977), международном симпозиуме по плазмохимии (Лимож, 1977), международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии (Рига, 1991), семинаре НАТО "Микроволновый разряд: основы и применения" (Вимейро, Португалия, 1992), всесоюзных конференция* по физике низкотемпературной плазмы (Киев,1975; Киев, 1979; Ленинград, 1983, Ташкент, 1987), всесоюзных симпозиумах по плазмохимии (Рига, 1975; Москва, 1979; Днепропетровск, 1984), всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы (Алма-Ата, 1977); научно-технической конференции по применению СВЧ энергии в энергосберегающих технологических процессах (Саратов, 1986); всесоюзных совещаниях "Высокочастотный разряд в волновых полях" (Горький, 1987; Куйбышев, 1989); конференции по физике плазмы (Звенигород, 1989); семинарах "Получение, исследование и применение плазмы в СВЧ полях" (Иркутск, 1985; Фрунзе, I9B7; Иркутск, 1989); всесоюзных школах по плазмохимии (Рига, 1978; Гродно, 1982), семинарах секции Научного совета АН СССР по химии высоких энергий (Киев, 1984, Севастополь, 1986).

Кроме того, результаты докладывались на научных семинарах в институте физики ЧСАН (Прага, ЧСФР, 1983, 1990), в институте электроники БАН (София, Болгария, 1985), в Центральном институте физики (Бухарест, Румыния, 1987), в группе физики плазмы Монреальского университета (Канада, 1991), в плазмохмимческом центре Шербрукского университета (Канада, 1991), в ИПМ РАН (1993).

Публикации. В основу диссертации положены работы автора, посвященные сопоставлению свойств и проблеме подобия различных типов разрядов, экспериментальному исследованию физических и химических процессов в СВЧ плазме и положительном столбе разряда постоянного тока, математическому моделированию разрядов, выполненные в 1974-1992гг.

По теме диссертации опубликовано более 50 работ, в том числе две монографии. Список публикаций приведен в конце автореферата. Вклад автора в совместные публикации является -определяющим.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Содержание работы изложено на 262 стр. машинописного текста, проиллюстрировано 89 рисунками и 28 таблицами. Список, цитируемой литературы включает 297 наименований.

II. СОДЕРЖАНИЕ работы■

Основной материал диссертации может быть условно разделен на три части в соответствии с решаемым задачами. Первая часть отвечает на вопрос: Какой из принципов сравнения свойств плазмы различных типов разряда представляется более обоснованным? Во второй исследуется задача о соотношении характеристик плазмы СВЧ разряда и разряда постоянного тока, а именно: В чем характерные различия свойств плазмы СВЧР и РПТ и можно ли из априорной информации о разрядах судить об этих различиях? И, наконец, в последней части исследуется вопрос о том, что же является общим для СВЧР и плазмы РПТ?

Поставленные задачи решались экспериментальными методами и методами математического моделирования.

Во введении обосновывавется актуальность теш диссертации, сформулирована цель исследования, дано краткое изложение содержания диссертации, изложены основные результаты и выводы, выносимые на защиту.

В первой главе описаны экспериментальные установки и использованные методы диагоностики. Объектом изучения была плазма самостоятельных неравновесных стационарных разрядов СВЧ и ■постоянного тока. В этих условиях функция распределения электронов по энергиям и все параметры плазмы не изменяются во времени, что значительно облегчает решение задачи сравнения разрядов. Исследовались разряды при давлении 1-10Торр.

Эксперименты проводились на нескольких установках. Первая создана на базе волноводного генератора СВЧ плазмы на моде н10 (разрядная трубка пересекает под прямым углом прямоугольный волновод 90x45мм2 через отверстие в широкой стенке). Волновод нагружен на согласованную водяную нагрузку. Диаметр кварцевой разрядной трубки Зсм, энерговклад в плазму 1-ЗВт/см3, ядазмэооразуод» газы - Не, Аг, д.,, со.,. Такал система

использовалась для зондовых измерений ФРЭЭ по схеме одиночного зонда, для чего объем плазмы был ограничен медными пластинами, которые служили противозондом. Для зондовых измерений в СВЧ плазме использовалась оригинальная методика уменьшения влияния СВЧ поля на результаты измерений, заключающаяся во включении последовательно в зондовую цепь высокоимпедансного (на частоте СВЧ поля 2,4ГГц) элемента. ФРЭЭ измерялась вплоть до энергий £=(5-7)£, где ё - средняя энергия электронов, для чего проводилось выделепие электронной составляющей зондового тока из полного тока. Погрешность измерения ФРЭЭ при е<3ё составляла 5-7%,' при энергиях е>51 - 200%.

Вторая установка была специально сконструирована для решения проблемы соотношения химических активностей плазмы СВЧР и других разрядов и была построена на базе прямоугольного резонатора переменной длины со связью с волноводным трактом через симметричную индуктивную диафрагму. Кварцевая разрядная трубка (диаметр 2см) пересекала резонатор под прямым углом через отверстие в широкой стенке резонатора. Плазмообразуицие газы - Аг, воздух, смеси Аг и N6 с сн^ (концентрация 1%об.), расходы -300-750см3/с. Энерговклад в плазму 0,5-ЮВт. Разрядная трубка термостатирована и калориметрирование кремнийорганической охлаждающей жидкости ПМС-1 позволяло измерять поглощенную плазмой мощность. Погрешность измерения Рпогл максимальна при малых мощностях и не првышйла ЮЖ. Отметим две особенности использованного генератора плазмы. (I) Изменение длины резонатора позволяло эффективно изменять поглощенную плазмой мощность и возможно достижение условий, когда в плазму вводится до 90% падающей мощности. (2) Изменением длины резонатора можно эффективно изменять пространственную структуру разряда и достигать однородности излучения плазмы в поперечном сечении для любого заданного энерговклада в плазму, варьируя падающую мощность и длину резонатора.

Газовая смесь после разряда проходила через калиброванный баллон, который служил для отбора пробы и количественного анализа ее на газовом хроматографе.

В ряде случаев для получения СВЧ плазмы применялись цилиндрический резонатор на волне ТМд^ и система с возбуждением плазмы поверхностными волнами.

В качестве источников СВЧ энергии использовались генераторы "Фиалка" (выходная мощность 2,5кВт) и Луч-58-1 (выходная мощность

I50BT).

Установка с разрядом постоянного тока содержала водоохлаждаемую кварцевую разрядную трубку (диаметр 2см). Анод и водоохлаздаемый катод были вынесены в боковые отростки разрядной трубки так, что длина положительного столба разряда в основной трубке равнялась длине резонаторного СВЧ разряда (Мсм) так, что объемы плазмы в обоих случаях были одинаковыми. Разрядные токи 0,03-0,5А позволяли получать энерговклады в плазму в том же диапазоне, что и в СВЧ установке в тех же плазмообразующих газах и с теми же расходами.

Энерговклад в плазму с погрешностью % 20% определялся по разрядному току и напряженности продольного электрического поля . Последняя измерялась двумя накаливаемыми зондами. Для выяснения влияния призлектродных областей на химические процессы в положительном столбе разряда, разрядная трубка содержала дополнительные аноды, что позволяло менять длину положительного столба. Система отбора пробы была аналогична примененной для изучения СВЧР. _

Анализ состава стабильных компонент газовой смеси на выходе разрядных трубок осуществлялся методом газовой хроматографвд» Чувствительность метода не позволяет анализировать пробу нз разрядов пониженного давления без предварительного ее концентрировали. Для этих целей использовалась спец^а рько изготовленная система с ртутным компрессором. Сжатие рртш; проводилось до давления, близкого к атмосферному (ствлг»и-компрессии "v500). Пределы чувствительности системы б.»м; н2 -ю-2, углеводорода с2-с6 - 1сГ4об.Х.

Спектры излучения разрядов изучались в диапазоне щш попа 4300-85ООнм. Излучение регистрировалось с прострахе^^^'ч . разрешением через торцы разрядных трубок вдоль направ<'3йи"й? параллельных оси разрядов.

Во второй главе описаны разработанные самосогласованные модели неравновесной квазиоднородной плазмы самостоятельных СВЧР и РПТ в диффузионном режиме. Целью моделирования было выяснение характерных различий параметров плазмы двух типов разряда, а также поиски тех характеристик, которые их объединяют. Модели должны быть достаточно просты, чтобы облегчить интерпретацию результатов, и, в то же время, правильно описывать общие свойства плазмы. Ряд дополнительных требований предъявляют свойства описываемых объектов. Это энергонасыщенные системы, по сравнению, например, с

традиционным слаботочным разрядом постоянного тока. Это приводит к тому, что концентрации электронов в-плазме велики и уравнение Больцмана должно содержать члены, описывающие мекэлектронные столкновения и удары второго рода. Кроме того, нагрев газа может быть существенным, поэтому в систему, уравнений, описывающих плазму долита быть включено уравнение для температуры газа.

При моделировании плазмы СВЧР и РПТ совместно решалась система уравнений, состоящая-из однородного уравнения Больцмана с учетом упругих, неупругих столкновений электронов • с тяжелыми частицами, ударов второго рода и мекэлектронных- соударений; уравнений баланса заряженных и возбуаденных частиц; уравнений для температуры газа и для поглощенной плазмой мощности:

В качестве базового плазмообразующего газа для расчетов выбран Аг. Это объясняется тем, что для аргоновой, плазмы известно большое количество расчетных и экспериментальных результатов, а это облегчает проверку предлагаемых моделей.

Для получения общих результатов, не связанных с конкретными плазмообразующими газами, были проведены самосогласованные расчеты параметров плазмы СВЧР и РПТ для ряда модельных газов с транспортными сечениями, имеющими различную зависимость от энергии электронов (aTp(s)->-e~n, 1/2Сп<1/2), а также для модельных сечений, дополненных треугольным сечением в области низких энергий и моделирующих молекулярный газ.

Использовалось несколько моделей с разными уровнями детализации. Они отличались числом учитываемых в расчетах возбужденных состояний тяжелых частиц, а также методами расчета газовой температуры (в предположении, что на нагрев газа идет вся поглощенная энергия, или энергия, передаваемая тяжелым частицам в упругих столкновениях с электронами).

Кроме самосогласованного моделирования, для выяснения влияния различных факторов на ФРЭЭ проводилось решение изолированного уравнения Больцмана для Аг, смесей Аг с сн4, со2. Для облегчения интерпретации полученных результатов, кроме численного решения уравнения Больцмана проводилось его аналитическое решение.

Проверка корректности использованных моделей осуществлялась путем сравнения расчетных результатов с результатами экспериментов в аргоновой плазме. Проведен анализ ионного состава плазмы в условиях экспериментов и показано, что основным ионом является ион Аг+. Измеренные значения концентраций электронов, атомов аргона в м-зтасгабильном и резонансном состояниях в плазме РПТ, а также ФРЭЭ

ч СВЧР удовлетворительно согласуются с рассчитанными. Последней представляется особенно важным, т.к. результаты зондовых измерений в СВЧ шрзме могут иметь значительную сиотематичгокую погрешность из-за влияния СВЧ поля на ВАХ зонда. Все известные экспериментальные метода позволяют лишь минимизировать это влияние, и для решения вопроса об остаточной погрешности необходимо привлекать независимые ы;>тсды. Таким является самосогласованный расчет, который показал, что использованная для зондовых измерений апп .затура дает надежные результаты.

.'Согласие результатов расчетов и измерений показывает, что разработанными моделями можно пользоваться для решения поставленных задач.

В третьей главе рассмотрены различные принципы параметризации плазмы. Детально проанализированы факторы, ограничивающие области применения теории подобия разрядов и применительно к разрядам с химическими реакциями определен список 'разрешенных" и "запрещенных" процессов при подобных преобразованиях. Показано, что в дополнение к известным газофазным "запрещенным" процессам, таким, например, как мэжэлектронные столкновения и удары второго рода добавляются двухчастичные реакции, если партнерами являются продукты■первичных реакций, такие как возбужденные частицы, коны, атомы, радикалы, а также • трехчастичные процессы с участием продуктов- реакций. Увеличивается и список "запрещенных" процессов на поверхности разрядной труОш, например, в него включаются химические реакции , зависящие от потоков продуктов вторичных реакций в плазме (комплексные ионы, макрочастицы). Все эти процессы присущи неравновесной плазме в широком диапазоне условий. Из чего еладует, что области применения правил и инвариантов теории подобия разрядов весьма ограничены.

Особенно затруднены возможности использования теории подобия для разрядов различных типов, которые описыгаются разными уравнениями (напр., уравнение Больимана в переменном и постоянном полях) и имеют различную пространственную структуру. Различия в уравнениях гольщиаыа в переменных и постоянных полях ведет к тому, что при увеличении частоты поля ш, начиная с некоторых значений ш ФРЗЭ зависит не От Е/Ы, а от Е/ш. Наши данные и даализ литературы пекгзал, что для многих газов такой переход возможен при и/Н>Ю-6 см3/с. Различия в пространстве.ншх структурах разрядов связаны с изм-знвниам радиального распределения продольного электрического пеля при изменешм и от однородного (РИТ) к растущему при

приближения к периферии разряда (СВЧР). В диффузионном режиме пространственное распределение концентрации электронов слабо зависит профиля источников ионизации и близко к бесселевскому, а неоднородность электрического поля приводит к изменению радиальных распределений концентраций возбужденных частиц.

Детально проанализированы два из наиболее часто используемых принципа параметризации плазмы: с помощью приведенных эффективных электрических долей (Едф/Ю•и с помощью энергетических величин (удельная поглощенная мощность Рпогд. поглощенная' мощность в расчете на один электрон 6 и др.). В первом случае возникает трудность, связанная с необходимостью введения независящей от энергии эффективной транспортной частоты столкновений электронов УЭф в строгое введение ЕЭф возможно только для лоренцевского газа. Расчеты с использованием описанных ранее моделей показали, что различные известные подходы к решению этой задачи (определение г>Эф из условия равенства проводимостей плазмы, полученных из элементарной теории и из кинетического рассмотрения; определение vgф усреднением транспортной частоты до ФРЭЭ, и др.) дают различные значения уЭф и, соответственно, различные значения ЕЭф/и для плазмы, имеющей одни и те же параметры. Кроме того, при сравнении разрядов значения ЕЭф/Л могут быть определены дз условия равенства поглощенных мощностей в сравниваемых' разрядах, щи из условия равенства любых других их параметров. Кроме того, Е^ ре является измеряемой величиной. Все это значительно затрудняет возможности использования величины ЕЭф/н в задачах сравнения.

Преимуществами обладает энергетическая параметризация плазмы, которая позволяет однозначно описать характеристики илазад любого разряда. Эти переменные легко измеряются во всех типах разрядов и используются для определения энергетической эффективное^ разрядов по отношению к различным процессам. Известные диаметру, такие как удельный энерговклад Рпогд и энерговклад ,в расчете на один электрон 9 не противоречат друг другу, дад область применения последнего уже. Так, его целесообразно использовать для плазмы, в которой влиянием межэлектронных столкновений можно пренебречь. В аргоне, например, это не так я использование параметра 0 не упрощает описания плазмы.

Наиболее обоснованным для описания плазмы самостоятельных электрических разрядов яри сравнении представляется использование набора следующих величин: удельный энерговклад в плазму, давление, радиус и температура стенки разрядной трубки.

В четвертой главе рассмотрены основные характеристики неравновесной плазмы самостоятельных разрядов СВЧ и постоянного тока, такие как ФРЭЭ и ее моменты, концентрации электронов и возбужденных частиц. Основное внимание уделено вопросу о соотношении этих характеристик в плазме двух разрядов и влиянию на это соотношение плазмообразупцего газа, процессов в плазме, температуры газа, а также способа сравнения.

Проведено сравнение характеристик плазмы в модальных газах в СВЧР и РПТ при одинаковых удельных энерговкладах Рпогл. средних энергиях электронов ё и концентрациях электронов пе,. Самосогласованное моделирование проводилось для модельных наборов сечений для электронов, в которых сечения неупругих процессов соответствовали сечениям для Аг, а транспортные сечения рассеяния были: оТр(£)•*. oonst, е-1/,г, е-1, е-2, а также сечение для Аг. Для сравнения ФРЭЭ в плазме двух разрядов использовались функции a(e/e)=i/rMaKCB, где t- рассчитанная или измеренная ФРЭЭ, *максв-максвеллоьская ФРЭЭ при той же средней энергии электронов ё, а также отношения i0S4P/fPnT.

При Ojpiejv £~1/2 ФРЭЭ и все параметры плазмы СВЧР и РПТ одинаковы, что соответствует известному случаю "постоянно-токовой" аналогии. При всех других зависимостях транспортного сечения рассеяния электронов нэ тяжелых .частицах от энергии электретов s ФРЭЭ в сравш..аемых плазмах различны, а поскольку все параметры плазмы самосогласованы, то они токе различаются, причем характер различий связан как с индивидуальными свойствами плазмообразунвдего газа (оТр(е))? так и с методом сравнения.

Так, при одинаковых значениях

110ГЛ «

если атр(е) изменяется медленнее, чем е , то £(рпт)>£(свчр), пе(рпт)<пе(свчр), NM(рпт)>мм(свчр) (N -плотность метастабильных атомов);

если Oijpie) изменяется, быстрее, чем е~1/2, то ё(рпт)<ё(свчр), пе(рпт)>пе(свчр), им(рпт)<н (свчр).

При одинаковых значениях ё:

если o^fe) изменяется медленнее, чем е-1/? то пе(рпт)<пе(свчр), ым(рпт)< <нм(свчр), РП0гл(рпт)< <РП0ГЛ(свчр), ФРЭЭ в СВЧР обогащена быстрыми электронами;

если °тр(£) изменяется быстрее, чем то

пе(рпт)>пе(свчр), nm(рпт)<гусвчр), Ршгл(рят)>РП0ГЛ(свчр). ФРЭЭ в РПТ обогащена быстрыми электронами.

При одинаковых значениях ё удельные поглощенные плазмой

мощности могут различаться на порядки величины.

Проведенный анализ уравнения Больцмана показал, что в случае молекулярных газов условия равенства энерговкладов и средних энергий электронов оказываются тождественными, поскольку основным каналом потерь энергии электронами является возбуждение колебательных степеней свободы молекул, т.е. процессы, связанные электронами из ядра ФРЭЭ.

Эти результаты подтверждаются как нашими расчетами для С02, зондовыми измерениями ФРЭЭ и аналитическим решением уравнения Больцмана, так и имеющимися литературными данными. Полученные зависимости ФРЭЭ в плазме СВЧР и РПТ от формы транспортного сечения рассеяния электронов обусловлены связью эффективности взаимодействия электронов с электрическим полем, которая и определяется оТр(е).

Различия в формах ФРЭЭ в плазме СВЧР и РПТ приводят к тому, что ФРЭЭ в этих разрядах по разному зависят от таких процессов, как электрон-электронные столкновения и удары второго рода. Для выяснения этого проведены расчены ФРЭЭ в Ар, смесях Аг с сн^, со2. В случаях, когда ФРЭЭ характеризуется обогащением электронами в области низких и высоких энергий электронов (как, напр., в Аг и в смесях Аг с сНд в СВЧР) влияние электрон-электронных столкновений приводит к увеличению средней энергии электронов. Если же ФРЭЭ обеднена электронами в областях низких и высоких энергий электронов, то этот же процесс ведет к уменьшению средней энергии электронов и этот эффект выражен слабее. Это соотвэтствует плазме тех же газов в плазме РПТ. В последнем случав особенно сильное влияние электрон-электронные столкновения оказывают • на высокоэнергетическую часть ФРЭЭ. Например, при Е/л=з-кГ^Всм2 изменение степени ионизации о нуля до 10~6 ведет к изменению коэффициента прямой ионизации на 7 порядков величины. С увеличением ЕЛ* этот эффект уменьшается.

Характер влияния электрон-электронных столкновений на ФРЭЭ может быть связан с зависимостью оТр(в) от энергии электронов. Действительно, влияние этих столкновений на низкоэнергетическую часть ФРЭЭ тем сильнее, чем меньше эффективность взаимодействия электронов с полем. Так, если оТр(£) уменьшается при уменьшении е. то в СВЧ поле, если нет неупругих столкновений, ФРЭЭ обогащается нпзкоэнергзтическими электронами и единственным процессом, которып можат изменить ФРЭЭ в этой области энергий являются е е столкноезш'я. В РПТ ситуация обратная, поэтому влияние

столкновений на низкоэнергетическую часть ФРЭЭ слабее.

Различный характер влияния (уменьшение или увеличение ё) тоже связан с видом ФРЭЭ. Если каждой группе электронов из интервала энергии (Е.е+ds) сопоставить эффективную температуру электронов т , то ясно, -что в случае обогащения ФРЭЭ медленными электронами те уменьшается при уменьшении е, а в противоположном -увеличивается. Поскольку е-е столкновения стремятся выровнять те, то в первом случае те у низкоэнергетических электронов должна расти (рост £), а во втором - уменьшаться.

Расчеты показали, что в молекулярных газах влиянием электрон-электронных столкновением можно пренеоречь вплоть до степеней ионизации 1СГ4-1СГ3.

Влияние ударов второго рода тоже связано с видом ФРЭЭ и, поэтому, степень их воздействия определяется c>Tp(s) и частотой возбуждающего плазму поля. Кроме того, расчеты показали, что в каждом конкретном случае необходим анализ степени влияния различных, возбужденных частиц на ФРЭЭ. Так, в С02 наиболее существенным оказывается воздействие колебательно- возбужденных молекул в состоянии 00°1, а остальные можно не учитывать.

Таким образом, проведенные исследования позволили показать, что априорного знания оТр(£) ДЛЯ плазмообразующего газа достаточно для определения не только характера различий ФРЭЭ в плазме СВЧР и Р1ГГ, но и для определения различий во влиянии на них столкновений электронов между собой и с возбужденными частицами.

В этой же главе показано, что важной внешней характеристикой разрядов является температура стенки разрядной трубки и ее необходимо учитывать в расчетах и контролировать в экспериментах. Она влияет не только на величину внутренних параметров плазмы, но и на их пространственные градиенты.

Возможности параметризации плазмы с помощью В иллюстрируют примеры плазмы СВЧР и РПТ в Аг, в смесях Аг с сн^ и в со£. Приведены значения средних долей потерь энергии электроном в столкновениях и показано, что в плазме газов, где сильна роль межэлектронных столкновений (Аг, смеси Аг с СН^) использование этого параметра нецелесообразно. В то же время в молекулярных газах 9 не зависит от Это видно на примере экспериментальной зависимости е от Рпогл в СВЧР в N2. Расчеты для С02 показали, что распределение потерь энергии электронов между колебательными степенями свобода молекул в СВЧР и РПТ различаются незначительно. Основным каналом потерь является возбуждение антисимметричной мода

00°1, на что расходуется до 60% поглощенной энергии. С увеличением 9 растет роль электронного возбуждения и энергозататы на этот процесс в СВЧР на порядок величины выше, чем в плазме РПТ. Это согласуется с представлением о влиянии формы транспортного сечения рассяения электронов на соотношение ФРЭЭ в СВЧР и РПТ, поскольку оТр(е) в СС>2 слабо зависит от энергии электронов. Средние доли потерь энергии электронами, средние энергии электронов, коэффициенты диффузии в плазме СВЧР и РПТ в С02 близки.

Приведены соотношения параметров плазмы СВЧР и РПТ диффузионном режиме в Аг при одинаковых значениях Рпогл, давлении, температуре и радиусе разрядной трубки. В частности показано, что средние энергии электронов в СВЧР ниже, а концентрации электронов еышэ, чем в плазме РПТ.

Возможности использования для параметризации плазмы полного энерговклада в плазму разрядов одинакового размера (одинаковый средний удельный энерговклад) показаны на примере исследования излучательных характеристик плазмы СВЧР и РПТ в смеси Аг+1%СН4 при давлениях 2-10Торр и поглощенных мощностях 0,5-ЮВт. Показано, что спектральный состав излучения разрядов одинаков: это линии излучения Аг, а также продуктов реакций, которые представлены линиями излучения атомарного водорода нд, н^, молекулярными полосами Свана С2 ((1% -а3^) с длинами волн около 516,5нм (Дт=0), 473,7нм (Ау=+1 ), 563,5нм (Л\'=-1), а также полосой излучения СН (а2Д-х2П) при 431.4нм.

Излучение разрядов имеет различную пространственную структуру: в РПТ максимум излучения наблюдается на оси разряда, а в СВЧР распределение более плоское или с провалом у оси. При изменении давления и поглощенной плазмой мощности пространственные р2с:;ределения линий и полос излучения в СВЧР изменяются одинаковым образом. В активной области СВЧР излучение вдоль оси изменяется по синуссоидальному закону.По отношению интенсивностей излучения Аг и на проведена оценка концентрации атомарного Еодорода в плазме СВЧР (Ю14-Ю15 см-3). Слабая зависимость этого отношения от радиуса свидетельствует о малости коэффициента рекомбинации атомов кэ поверхности разрядной трубки.

Различия в пространственных структурах разрядов Еедут к тему, что при одинаковом полном энерговкладе в плазму концентрации возбужденных частиц в осевой области положительного стол'з я~? оказываются Еыше, чем в СВЧР и различие растет пги ув кг к энерговклзда. Это ;.:ож?т бцть связано с кентгагитупаак^е«' РГ.1

сосредоточением области преимущественного энерговклада вблизи оси.

Наряду с этими различиями разряды имеют и общие черты: в них одинаковые температуры возбуждения атомарного ' водорода, рассчитанные по относительным интенсивностям линий на и Нр, а также колебательные температуры С2 (Тк=2500±500к). Общим, кроме прочего, являлось и то, что во всех режимах в обоих разрядах интенсивность излучения радикала СН линейно зависела от внешних параметров, в свою очередь линейно связанных с концентрацией электронов. Это качественно объясненяется, если принять, что образование возбужденных радикалов сн(АгД) происходит при электронном ударе по схеме сн4- сн(а2Д) + н +н2.

Таким образом, в этой главе показано, что в общем случае параметры плазмы двух типов разряда оказываются различными. Их соотношение зависит от плазмообразующего газа и способа сравнения и может прогнозироваться. Наряду с этим, и расчеты и спектрально-оптические измерения показали, что разряды проявляют и одинаковые свойства.

в пятой главе рассмотрено соотношение химических активностей плазмы неравновесных самостоятельных разрядов СВЧ и постоянного тока на основе самосогласованного моделирования и исследования химического состава продуктов реакций в плазме двух типов разряда.

Самосогласованное моделирование с использованием моделей с разным уровнем детализации в модельных и реальных газах при одинаковых удельных энерговкладах, давлениях, радиусе и температуре стенки разрядной трубки показало, что несмотря на различие индивидуальных параметров плазмы двух типов разряд, существуют их комбинации, различающиеся незначительно. Такими комбинациями являются скорости энергоемких процессов с участием электронов (п я^кд, где - концентрации тяжелых частиц, участвующих в а-м процессе с коэффициентом скорости к*). Этот вывод не зависит ни от использованной модели, ни от плазмообразующего газа, хотя абсолютные значения всех параметров меняются.

Из этого следуют правила, позволяющие вычислять коэффициенты скоростей энергоемких процессов при электронном ударе к* в плазме одного разряда, если они известны для друкого типа разряда (см. формулы в выводе -1). Вайю, что для осуществления таких расчетов н^згходимэ знать концентрации электронов в плазме обоих типов горала (и:ли га О'тшг-нке) для прямых процессов, я для ступенчатых ^роц-ес-сов - и о&нзшенке концентраций угаегвумцих _ в них чг4ешд. Пограаюя?« рзесч»уган»шх зиаадшй к£ вдеиен?

от доли энергии, идущей на процесс и если она превышает ЮТ, погрешность к* не превышает 25%.

Зсобо рассмотрена плазма с прямой ионизацией и показано, это ¿словив не изменяет картины, описанной выше.

Полученные результаты являются следствием того, что все параметры плазмы самостоятельных разрядов связаны между собой и их нельзя менять независимо. Изменение одного влечет изменение других так, чтобы удельный знерговклад в плазму сохранялся. Поскольку скорости процессов определяют химическую активность плазмы по отношению к ним, то можно говорить о том, что при одинаковых удельных энерговкладах в плазму химическая активность плазмы двух типов разряда не должна существенно различаться.

Этот еывод подтверждается результатами изучения продуктов химических превращений СН4 в смеси с Аг и Не в плазме СВЧР и РПТ при давлениях 2-10Торр, среднем удельном энерговкладе 0,05-1 Вт/см3. СН4 являлся малой добавкой (1%) к гаертному газу и вводился в плазму для индицирования химической активности.

Поскольку все приведенные выше результаты относятся к только к плазме, то в РПТ были проведены специальные измерения, позволившие определить вклад приэлект]:юдных областей разряда (вынесенных из зоны протока газа). Для этого исслодовалась степень разложения СН4 в РПТ с разной длиной положительного столба Измерения показали, что степень разложения является линейной Функцией времени пребывания смеси в разряде г вклад приэлектродных областей не превышает 10%., т.е. все результаты могут быть отнесены к положительному столбу.

Из результатов газохроматографического анализа следует, что при одинаковом полном энерговкладе в СВЧР и в положительный столб РПТ ^ой же длины, что и СВЧР в разрядной трубке того же диаметра зосчаз газофазных продуктов, зависимости их концентраций от тоглощэнной мощности и давления а также выход в конденсированную &азу в обоих случаях одинаков. Имеющиеся различия в абсолютных значениях концентраций не превышают 2-3 раз и может быть связано с рем, что пространственные распределения параметров СВЧР и РПТ эазличаются. Эти результаты можно считать согласуишиися с шводами моделирования, а именно, при одинаковом энерговклзд<г к мазму кет оснований ожидать существенных (на порядок и Еке, у.зу. ■ледует из литературы) различий в химической активности СВ'-!Р .• '.лзгмы РПТ, если химическая активность связана с :отребляющкми значительную часть поглощенней ллаз^о? уосчтсти. Л..-;

раз отметим, что результаты относятся только к плазме самостоятельных разрядов и при анализе химической активностей разрядов в делом, т.е. систем, содержащих, напр., приэлектродные области, необходимо учитывать и роль последних.

При выборе генератора плазмы для конкретных применений необходимо учитывать также и специфические свойства разрядов. Так, СВЧ разряд позволяет получать стабильную плазму в широком диапазоне давлений, достигать высоких удельных энерговкладов, а также дает возможность управлять внутренней структурой разряда.

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Впервые проведено систематическое сравнительное изучение неравновесной плазмы самостоятельных разрядов СВЧ и постоянного тока. В результате экспериментального исследования и моделирования решена проблема соотношения параметров плазмы двух типов разряда.

Основные результаты и выводы работы могут быть сформулированы следующим образом.

I. В общей постановке проанализирована проблема подобия плазмы неравновесных самостоятельных электрических разрядов с химическими реакциями.

- рассмотрены факторы, ограничивающие область применимости теории подобия;

определены физико-химические процессы в плазме, препятствующие масштабированию разрядов. Последние включают в себя процессы, являющиеся типичными для условий неравновесной плазмы (реакции возбужденных частиц, радикалов, продуктов реакций между собой, а также с электронами и ионами, удары второго рода и др.). Сделан вывод о том, что возможности использования теории подобия и ее инвариантов ограничены даже в рамках разряда одного типа и, тем более, для разрядов разных типов;

- показано, что результаты сравнения свойств разных разрядов зависят от выбранных инвариантов сравнения;

- показаны преимущества энергетической параметризации плазмы перед часто используемым описанием плазмы с помощью приведенного эффективного электрического поля;

- предложен и детально обоснован принцип сравнения плазмы различных типов самостоятельных разрядов в диффузионном режиме при рдинаковых внешних параметрах плазшм энергсгвкладе в плазму, „".äsjEiüün и составе плпзмеюбраэумщетс газа, температуре стенки и

радиусе разрядной трубки.

2. Разработаны самосогласованна модели, описывающие квазиоднородную плазму самостоятельных разрядов СВЧ (СВЧР) и постоянного тока (РПТ) в диффузионном режиме, включающие в себя уравнение Больцманс для свободных электронов плазмы ( с учетом упругих, неупругих, электрон-электронных столкновений, а также ударов второго рода), балансные уравнения для нейтральных и заряженных частиц, уравнение для поглощенной плазмой мощности и уравнение для температуры газа. Это дало возможность проанализировать соотношение характеристик плазмы при разных принципах пх сравнения.

-проанализировано влияние температуры стенки разрядной трубки и нагрева газа на хврактристгаш плазмы;

- самосогласованное моделирование СВЧ плазмы позволило обеспечить надежность зондовых измерений в СВЧ плазме с применением разработанной оригинальной методики подавления влияния СВЧ полл на вольтамперную характеристику зонда (включение последовательно в зондовую цепь высокоимпеданснсго СВЧ элемента);

3. Проведен сравнительный анализ химической активности плазмы РПТ и СВЧР, базирующийся на результатах самосогласованного иоделзфовшпя и экспериментов. .

-показано, что скорости процессов в плазме, идущих при электронном ударе и потребляющие значительную часть (>10%) от полной поглощенной мощности различаются незначительно при принятом принципе сравнения разрядов несмотря на то, что индивидуальные характеристики плазмы в сопоставляемых разрядах различна. Химические активности плазмы определяются энергоемкими процессами;

-созданы экспериментальные установки и выполнено прямое исследование соотношения химической активности плазмы разрядов двух типов при заданных инвариантах сравнения (см. п.1) на примере газовых смесей, состоящих из инертного газа (аргсн, неон) и малой добавки (1Яоб.) метана в качестве индикатора химической активности. Показано, что химическая активность плазмы слабо зависит от способа ее получения при одинаковых энерговклада.', в плазму.

4. Получены соотношения коэффициентов скоростей экчрггммках процессов при электронном ударе для плаз«с1 СВЧР к РПТ в диффузионном режиме, даххцие еозможнсль испохьзовгть гн^ч'шгя коэффициентов скоростей процессов, спределет:^ з аш'^ одного разряда для другого. Сопоставада» виивь при аэдарваятах

сравнвния, перечисленнных в п.1 . Прямое перенесение результатов, известных для одной плазмы, на другую невозможно без знания дополнительной (кроме коэффициентов скоростей) информации о плазме.

Соотношения между коэффициентами скоростей имеют вид:

- для прямых процессов

к£БЧР(прям. )* к^Чпрям.) [п™/г£вчр],

- для ступенчатых процессов

^(ступ.ь ^(ступ.) [п™/п^В[^Л^],

Пе и концентрации электронов и возбувденных частиц, с которыми взаимодействуют электроны. При затратах энергии ■ на процесс, превышающих 10% от вложенной в разряд энергии, погрешность определяемых таким образом констант < 25%, при меньших энерговкладах она растет и при величинах последнего ^ 1% достигает нескольких раз. Скорости процессов, идущих с малыми энергозатратами, могут различаться на несколько порядков величины.

5. Установлены общие закономерности, определяющие различия параметров плазмы СВЧ разряда и РПТ.

-показано, что фундаментальной характеристикой, от которой зависит соотношение параметров плазмы СВЧ разряда и РПТ (функций распределения электронов по энергиям, коэффициентов скоростей процессов при электронном ударе, концентраций электронов и возбувденных частиц) является форма транспортного сечения рассеяния электронов на тяжелых частицах оТр(Е). Знание оТр(£) позволяет прогнозировать различие свойств разрядов;

- форма и величина оТр(£) определяет степень и характер влияния таких процессов, как межэлектронные столкновения и удары второго рода на функцию распределения электронов по энергиям;

6.Использование СВЧ энергии для создания плазменных устройств дает дополнительные возможности для управления характеристиками плазмы. В частности, не изменяя частоту возбуждающего плазму поля и основные параметры режима (давление, энерговклад) можно изменять внутреннюю структуру разряда. В призматическом резонаторе изменение его длины позволяет получать плазму с практически однородным свечением в поперечном сечении. В этом состоит ее существенное отличие от плазмы РПТ.

Оснэвное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Иванов ¡O.A., Лебедев Ю.А., Полак Л.С. Экспериментальное исследование электронной компоненты СВЧ плазмы Аг и n2. //В кн.: Экспериментальные и теоретические исследования неравновесных физико-химических процессов. Под ред. Полака Л.С. -М.: ИНХС АН СССР.- 1974.- С. 422-433.

2. Иванов Ю.А., Лебедев Ю.А., Полаи Л.С. Энергетическое распределение электронов в микроволновой плазме Аг и n2. //XV Всесоюзн. конф. по физике низкотемпературной плазмы, г.Киев, 1975: Тез. докл., Киев.- 1975.- Т.2.- С. 14.

3. Иванов ¡O.A., Лебедев Ю.А., Полак Л.С. Концентрации и распределение по энергиям электронов в СВЧ разряде Аг и и2. //и Всесоюзн. симпозиум по плазмохимил, г.Рига, 1975: Тез. докл., Рига, Зинатне.- 1975.- T.I.- С.51-54.

4. Ivanov Yu.A., Lebedev Yu.A., Polak L.S. A comparative investigation of UH? and DC glow discharge plasmas at reduced pressure. //Proo. XII Intern, conf. on phenomena in ionized gases. Eindhoven.- 1975.- P.11-1.

5. Иванов Ю.А., Лебедев Ю.А., Полак Л.С. О зондовых измерениях в микроволновой плазме. //Ж. техн. физики.- 1976.- Т.46. й 7.-C.I459 - 1463.

5. Кванов ¡O.A., Лебедев К).А., Полак Л.С. О функции распределения электронов в плазме СВЧ разряда. //Физика плазмы.- 1976.- Т.2, Л 5.- С.871-872.

7. Иванов ¡O.A., Лебедев Ю.А., Полак Л.С. О постоянно-токовой аналогии плазмы СВЧ разряда. //Физика плазмы,- 1977.- Т.З, Л I.-С.146-150.

3. Виноградов г.К., Иванов Ю.А., Лебедев Ю.А. 0 контактных методах диагностики неравновесной низкотемпературной плазмы. //В кн.: Плмзмохимические реакции и процессы.- М.: Наука.- 1977.-С.108-134.

). Иванов Ю.А., Лебедев Ю.А., Полак Л.С. СВЧ плазмотрон пониженного давления. Эквивалентная схема и постоянно-токовая аналогия. //vil Всесоюзн. конф. по генераторам низкотемпературной плазмы, Алма-Ата, 1977: Тэз. докл., Алма-Ата.- 1977.- Т.З.- С.161- 164.

0. Ivanov Yu.A., Lebedev Yu.A., Polak L.S. Energy transfer frcrr. DC and UHF fields to plasma electrons. //Proa. XIII Ir.terr.. conf. on phenomena in ionized gases. Berlin.- 1977.- P.53*.

1. Ivanov Yu.A., Lebedev Yu.A., Polak L.S. The- plasrra tke^'-ca! activity а с a function of р1агг.а preist i % Ht'di frutan су.

//Ргоо. 3 Simp. Int. de ohimie des plasmas. Limoges.- 1977.-tome 3.- P. G.5.7.

12. Лебедев Ю.А. Механизм ионизации в СВЧ плазме ' пониженного давления. /А Всесоюзн. конф. по физике низкотемпературной плазмы, Киев, 1979: Тез. докл., Киев.- 1979.- Т.2.- С.391.

13. Иванов Ю.А., Лебедев Ю.А. Влияние энергетического распределения электронов на коэффициенты скоростей химических реакций. //В кн.: Полак Л.С. Неравновесная химическая кинетика и ее применение.- М.: Наука.- 1979.- C.8I-S5.

14. Лебедев Ю.А., Полак Л.С. Применение СВЧ плазмы пониженного давления в химии. //Химия высоких энергий.- 1979.- Т.13, * 5.-С.387-407.

15. Иванов U.A., Лебедев Ю.А., Трофимов В.Н. Термопара в неравновесной плазме. //Теплофизика высоких температур.- 1979.-T.I7, * 4.- С.828-834.

16. Иванов Ю.А., Лебедев Ю.А., Полак Л.С. Кинетика электронов в постоянном и быстропеременном полях. //Физика плазмы.- 1980.-Т.6, * I.- С.178-180.

17. Лебедев Ю.А. Использование электромагнитных полей для создания плазмохимических систем пониженного давления. //В кн.: Синтез в низкотемпературной плазме. Под ред. Полака Л.С. -М.: ИНХС АН СССР.- 1980.- С.67-87.

18. Полак Л.С., Левицкий A.A., Михайлов A.C. и др. Новые проблемы плазмохимической кинетики. //Препринт ИНХС АН СССР.- 1981.- 82с.

19. Иванов Ю.А., Лебедев Ю.А., Полак Л.С. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии. - М.: Наука, 1981, 142с.

20. Грачева Т.А., Лебедев Ю.А. Применение СВЧ плазмы в химии. Аналитическая химия. //В кн.: Применение плазмы в химии. Под ред. Полака Л.С.- М.: ИНХС АН СССР.- 1982.- С. 4-24.

21. Герасимов Ю.А., Грачева Т.А., Лебедев Ю.А. Газофазные продукты разложения метана в СВЧ разряде пониженного давления в смеси Ar+CHj. //Химия высоких энергий.- 1983.- Т.17, Jí 3.- С.270-273.

22. Герасимов Ю.А., Грачева Т.А., Лебедев Ю.А. Применение СВЧ плазмы в химии. Органические соединения.//В кн: Эксперимантэлыше и теоретические исследования плазмохимических процессов. Под род. Полака Л.С. -М.: ИНХС АН СССР.- 1984.-С. t;9-1«3.

2Í. /teöwie® k>.A. ¿»¿«ктродиитгоские и оптические характеристики

резонаторного СВЧ разряда пониженного давления. //VI Всесоюзн. конф. по физике низкотемпературной плазмы, Ленинград, 1983: Тез. докл., Ленинград.- 1983.- Т.2.- C.I25-I27.

24. Герасимов Ю.А., Грачева Т.А., Лебедев Ю.А. Хроматографическое и спектральное исследование СВЧ разряда и разряда постоянного тока в смеси Аг+сн(. //iv Всесоюзн. симпозиум по плазмохимии, Днепропетровск, 1984: Тез. докл., Днепропетровск.- 19847-T.I..- С.95-96.

25. Александров Д.И., Лебедев Ю.А. О функции распределения электронов в быстропеременных полях. //IV Всесоюзн. симпозиум по плазмохимии, Днепропетровск, 1984: Тез. докл., Днепропетровск.- 1984.- T.I.- С.47-48.

26. Герасимов Ю.А., Грачева Т.А., Лебедев Ю.А. Газофазные продукты разложения метана в положительном столбе разряда постоянного тока в смеси аг+сн4. Сравнение с СВЧ разрядом. //Химия высоких энергий.- 1984.- Т.18, J6 4.- С.363-397.

27. Александров Д.И., Лебедев Ю.А. Параметры электронной компоненты плазмы с высокой концентрацией электронов: Аг, Аг+сНд. //В кн.: Физико-химические процессы в низкотемпературной плазме. Под ред. Полака Л.С. -М.: ИНХС АН СССР.- 1985.- С.115-139.

28. Герасимов Ю.А., Лебедев Ю.А. Эмиссионные спектры разряда постоянного тока и СВЧ разряда при пониженных давлениях в смеси Аг+сНд. Сравнительный анализ. //Оптика и спектроскопия.- 1985.-Т.59, Я 3.- С.704-706.

39. Герасимов Ю.А., Лебедев Ю.А. Излучение положительного столба разряда постоянного тока и СВЧ разряда в смеси Аг+сн4 при пониженных давлениях. //В кн.: Синтез соединений в плазме, содержащей углеводороды. Под ред. Полака Л.С. -М.: ИНХС АН СССР.- 1985.- С.99-117.

Ю. Александров Д.И., Блинов Л.М., Дианов Е.М. и др. Влияние различных соударений на энергетическое распределение электронов в плазме пониженного давления: Аг, о2. //Физика плазмы.- 'IS-3C.-T.I2, .4 8.- C.I003-III2.

21. Герасимов Ю.А., Грачева Т.А., Лебедев Ю.А. СВЧ разряд и рэзрлд постоянного тока в смеси Ne-4iSo6.CH,. Анализ предукгоя. //Научно-техническая конференция по применению СВЧ эк'грг::;: энергосберегающих технологических процессах, Саратсв, ¿9,4 б;' Тез. докл.- Сартгез.-1Э86.- С.2Э.

¡2. Кесул;:ке Е.Н., Гебед?» 50.А. Связь гзпа^'етров -электронной.

компоненты плазмы СВЧ разряда и разряда постоянного тока с транспортным сечением для электронов. //Научно-техническая конференция по применению СВЧ энергии в энергосберегающих технологических процессах, Саратов, 1986: Тез. докл..-Саратов.-1986.- С.27.

33. Карулина Е.В., Лебедев Ю.А. СВЧ разряд и разряд постоянного тока в Аг в диффузионном режиме: моделирование, //vn Всесоюзн. конф. по физике низкотемпературной плазмы, Ташкент, 1987: Тез. докл., Ташкент.- 1987.- C.I4I-I42.

34. Карулина Е.В., Лебедев Ю.А. О параметрах плазмы в СВЧ и постоянных полях. //Всесоюзн. совещание "Высокочастотный разряд в волновых полях", Горький, 1987: Тез. докл., Горький.- 1987.-С.47.

35. Лебедев Ю.А. Об одной из возможностей получения протяженного СВЧ разряда при атмосферном давлении в аргоне. //Семинар " Получение, исследование и применение плазмы в СВЧ полях", Фрунзе, 1987: Тез. докл., Фрунзе.- 1987.- С.6-8.

36. Лебедев Ю.А. О разложении сн4 в СВЧР и РПТ в смесях с Аг и Ne. //Семинар " Получение, исследование и применение плазмы в СВЧ полях", Фрунзе, 1987: Тез. докл., Фрунзе.- 1987.- C.9-II.

37. Карулина Е.В., Лебедев Ю.А. Сравнение модельных характеристик СВЧР и РПТ. //Семинар " Получение, исследование и применение плазмы в СВЧ полях", Фрунзе, 1987: Тез. докл., Фрунзе.- 1987.-С.12-14.

38. Кйрулина Е.В., Лебедев Ю.А. Сравнительный анализ характеристик СВЧ плазмы и плазмы разряда постоянного тока в Аг. //В кн.: Плазмохимия - 87. Под ред. Полака Л.С. М.: ИНХС АН СССР.-1987.- С.6-36.

39. Karoulina E.V., Lebedev Yu.A. The inlluenoe of the eleotron transport oross-seotional shape on the eleotron energy distribution functions in DC and microwave plasmas. //J.Phys.D: Appl.Phys.- 1988.- V.21, N 3.- P.411-417.

40. Карулина E.B., Лебедев Ю.А. Соотношение энергетических распределений электронов в СВЧ разряде и в разряде постоянного тока в со2. //Физика плазмы.- 1988.- T.I4, * 10.- C.I238-I240.

41. Карулина Е.В., Лебедев Ю.А. Параметры электронной компоненты неравновесной плазмы с высокой концентрацией электронов: со2. //В кн.: Плазмохимия--88. Под род. Полака Л.С. М.: ИНХС АН СССР.- Ií«8.- С.139-158.

4Г. Карулина Е.В., Лебедев Ю.А. Самосогласованный расчет

энергетического распределения электронов в СВЧ плазме в Аг. Сравнение с экспериментом. //Всесоюзное совещание "Высокочастотный разряд в волновых полях", Куйбышев, 1989: Тез. докл., Куйбышев.- 1989.- С.7-8.

43. Лебедев Ю.А. О резонаторном методе получения СВЧ разряда при атмосферном давлении, поддерживаемого поверхностной волной. //"Всесоюзное совещание "Высокочастотный разряд в волновых полях", Куйбышев, 1959: Тез. докл., Куйбышев.- 1989.- С.76-77.

44. Карулина Е.В., Лебедев Ю.А. Об энергетическом балансе плазмы СВЧР при пожженных давлениях. //Семинар "Получение, исследование и применение плазмы в СВЧ полях", Иркутск, 1989: Тез. докл., Иркутск.- 1989.- С.11-13.

45. Карулина Е.В., Лебедев Ю.А. Влияние температуры стенки разрядной трубки на параметры СВЧ разряда. //Семинар "Получение, исследование и применение плазмы в СВЧ полях", Иркутск, 1989: Тез. докл., Иркутск.- 1989.- С.14-16.

46. Лебедев Ю.А. О сравнении неравновесной плазмы самостоятельных электрических разрядов. //В кн.: Высокочастотный разряд в волновых полях, Самара.- 1990.- С.25-63.

17. Полак Л.С., Синярев Г.Б., Словецкий Д.И. и др. Химия плазмы. -Новосибирск: Наука, Сибирское отделение.- 1991.- 328с.

18. Карулина Е.В., Лебедев Ю.А. О связи между коэф1здиентами скоростей процессов при электронном ударе в разрядах СВЧ и постоянного тока. //Международный симпозиум по теор. и пршсл. плазмохимии, Рига, Латвия, 1991: Тез. докл., Рига.- 1991.-С.215- 218.

Э.Лебедев Ю.А 0 проблеме подобия неравновесной плазмы в плазмохимии. //Международный симпозиум по теор. и прикл. плазмохинам, Рига, Латвия, 1991: Тез. докл., Рига.- 1991.-С.258- 230.

0. Дмитриев С.Н., Лебедев В.Я., Лебедев Ю.А. и др. Применение СВЧ плазмы для выделения микроэлементов из геологических материалов. //Международный симпозиум по теор. 5". гтрпкл. плазмохимии. Гига, Латвия, 1991: Тез. докл., Рига.- 19Л.-С.255-257

1. Карулина Е.В., Лебедев Ю.А. О соотношении характеристик нлгз":; нерав!!лвосзых самостоятельных разрядов СВЧ и пастсяжг.гп тг-уъ. //В кн.: Пйазмохамия-91. Под ред. Полака .Т.е. М.: :т-у.С СССР,- I??!.- С.17—14.

2. КагслИгл Г.'.'., ЬеГ.»-'--;-.' Уи.А. С'г-ги-.ег 1г-и1 я-сп ' Т

aiid DC plasmas: Comparative- characterization of plasmas. //J.Phys.P: Appl.Phys.- 1992.- V.25, N 3.- P.401-412. 53. Lebedev Yu.A. On the prinoiples of nonequllibrium plasmas comparison: examples for miorovjave and HC plasmas. //NATO ARW "Mior-owave Difjoharges: Fundamentals and applications", Vimeiro, Portugal, 1992: Proo.» Portugal.- 1992,- P.46.