Оптико-спектральные исследования пылевых структур в плазме тлеющего разряда

Подрядчиков, Сергей Федорович

Оптико-спектральные исследования пылевых структур в плазме тлеющего разряда тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

Подрядчиков, Сергей Федорович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Петрозаводск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Оптико-спектральные исследования пылевых структур в плазме тлеющего разряда»

Автореферат диссертации на тему "Оптико-спектральные исследования пылевых структур в плазме тлеющего разряда"

На правах рукописи

Подрядчиков Сергей Федорович

ОПТИКО-СПЕКТРАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЫЛЕВЫХ СТРУКТУР В ПЛАЗМЕ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА

01.04.04 физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Петрозаводск 2004

Работа выполнена на кафедре информационно-измерительных систем и физической электроники физико-технического факультета Петрозаводского государственного университета

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Хахаев А.Д.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Василяк Л.М. кандидат физико-математических наук Филиппов А.В.

Ведущая организация: Московский инженерно-физический институт

Защита диссертации состоится " \JjoZSfQ_2004г.

в ¿к ^ час на заседании диссертационного совета К 212.190.01 при Петрозаводском государственном университете по адресу: Петрозаводск, ул. Университетская, 10, отзывы направлять по адресу:

185640, Петрозаводск, пр. Ленина 33, ПетрГУ, ученому секретарю Диссертационного совета К 212.190.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПетрГУ. Автореферат разослан " 2004г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К 212.190.01 доктор физико-математических наук

о—у

Стефанович Г.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы исследований.

В представленной работе проведены экспериментальные исследования влияния пылевых плазменных структур, образованных макрочастицами А12Оз на спектральные и электрические характеристики стратифицированного тлеющего разряда низкого давления.

Плазма с макроскопическими частицами дисперсной фазы представляет собой низкотемпературную плазму, содержащую жидкие или твердые частицы вещества малых размеров. Макрочастицы эффективно взаимодействуют с заряженными компонентами плазмы и поэтому могут влиять на свойства плазмы.

Условия существования плазмы с макрочастицами могут значительно варьироваться. Благодаря большим зарядам, которые могут

приобретать макрочастицы (порядка 102 — 104)е, параметр межчастичного взаимодействия Г, определяемый, как отношение энергии кулоновского взаимодействия, частиц к энергии их теплового движения, может намного превышать единицу, что означает возникновение сильнонеидеальной плазмы[1].

Теоретические расчеты равновесных свойств такой плазмы показывают, что при определенных условиях сильное межчастичное взаимодействие приводит к возникновению упорядоченной структуры в расположении макроскопических частиц, аналогичной структурам в жидкости или твердом теле[2].

Несмотря на то, что впервые пылевая плазма в лабораторных условиях была обнаружена Лэнгмюром еще в 20-х годах нашего столетия, тем не менее, эксперименты по ее изучению активно начали проводиться лишь с 90-х годов. Широкий круг прикладных задач, таких как изучение продуктов сгорания ракетных топлив, изучение пылевых образований в атмосфере Земли и в космическом пространстве, появление пылевой плазмы при производстве полупроводниковых интегральных элементов, делает актуальными задачи всестороннего изучения феномена пылевой плазмы для осознанного управления ее свойствами и использования^]. Это в полной мере относится к вопросам изучения упорядоченных структур-пылевых "кристаллов", самоорганизующихся при определенных условиях в такой плазме[4].

Любые возмущения конденсированной дисперсной фазы в процессе обработки полупроводникового материала

на поверхность изделия и снижению числа выхода годных элементов. Поэтому изучение свойств пылевого кристалла, механизмов его образования и роста внесет вклад не только в основы фундаментальной физики, но и имеет широкое применение в большом числе прикладных задач.

Цель диссертационной работы заключается в изучении свойств пылевого плазменного кристалла с использованием оптико-спектральных методов диагностики:

1. изучения влияния образования и роста пылевой структуры на спектральные и электрические характеристики газового разряда

2. изучения области существования пылевой плазменной структуры и влияния параметров разряда (тока, напряжения, давления) на характеристики структуры пылевого образования

3. разработке методик диагностики плазменного кристалла в процессе его формирования и роста

4. разработке программно-аппаратного автоматизированного комплекса для проведения исследований, обработки и представления результатов.

Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые проведены комплексные исследования пылевой плазменной структуры с использованием оптико-спектральных методов.

• Осуществлено исследование области существования пылевого плазменного кристалла в газовом разряде в широком диапазоне токов, напряжений, давлений и определены области, в которых фазовое состояние исследуемой пылевой структуры можно определить как кристаллическое, жидкое, газообразное.

• Исследовано влияние вброса макрочастиц и последующего образования пылевой структуры на спектральную мощность излучения из области ее существования и изменение параметров газового разряда с теми же условиями, но без ее наличия.

• Осуществлено выращивание упорядоченной плазменно-пылевой структуры и на различных этапах ее роста определены размеры, объем, форма, количество частиц в объеме структуры и среднее межчастичное расстояние для макрочастиц в соответствующих структурах.

Установлены закономерности, связывающие объем и количество частиц в нем для упорядоченных плазменно-пылевых структур из полидисперсных частиц А^Оз в тлеющем разряде в неоне. Установлено, что в широком диапазоне размеров структуры и числа частиц в них среднее межчастичное расстояние сохраняется и

составляет (1.3 ± 0.05) * 10"2 см.

Установлены закономерности в изменении интенсивностей спектральных линий при модификации "структур" в процессе их выращивания и воздействия на них энергетических потоков и оценена роль различных механизмов возбуждения в условиях проведенных экспериментов.

Разработаны и апробированы оригинальные методики регистрации влияния конденсированной дисперсной фазы на спектральные и электрические параметры газового разряда с использованием относительно новых программных и аппаратных средств диагностики.

Сняты видеопоследовательности о поведении макрочастиц в структурах при различных условиях и объемах структур.

Научная и практическая ценность

1. Получены новые знания и развиты представления о формировании упорядоченных плазменно-пылевых структур, характеристиках их форм, объемов, строения и фазового состояния в различных условиях их существования, необходимые для развития теории и приложений пылевой плазмы.

2. Сформирован комплекс технических и программных средств, позволяющий вести в автоматизированном режиме с высокой эффективностью многофакторные и многопараметрические эксперименты, а также обработку их данных по широкому кругу проблематики пылевой плазмы с упорядоченными структурами. Благодаря модульному принципу комплектования программно -аппаратных средств комплекс может быть широко использован в научно-образовательном процессе по различным предметным направлениям.

информацией дальнейшее развитие и интерпретацию этих данных на основе проверки теоретических гипотез, описывающих физику процессов формирования упорядоченных плазменно-пылевых структур и их характеристик.

Положения, выносимые на защиту

• Получен массив экспериментальных данных по влиянию образования пылевой структуры на электрические характеристики тлеющего разряда и массив спектрометрических данных об изменении среды в условиях экспериментов.

• - Впервые осуществлено выращивание "плазменного кристалла", и в

ходе этого процесса изучены форма, структура, зависимости величины объема от числа инжектируемых в него макрочастиц.

• Впервые проведены систематические исследования спектров, излучаемых средой с макрочастицами и без них при различных модификациях упорядоченных структур, и оценены механизмы возбуждения для плазмы с частицами КДФ и без них, а также их изменение при росте и модификации упорядоченных структур.

• Впервые установлено, что межчастичное расстояние структур не зависит от их величины при заданных внешних условиях, а форма и границы упорядоченной структуры мало изменяются в широком интервале энергетических воздействий на структуру для конкретной системы макрочастица-газ.

• Оценены области условий существования различных фазовых состояний упорядоченной плазменно-пылевой структуры определенного вещества макрочастиц в определенной газовой среде (например, в неоне).

• Разработана техника и методика исследований, позволяющие определить влияние образования упорядоченной пылевой плазменной структуры на характеристики (спектральные и электрические) газового разряда низкого давления и осуществлять оптическую диагностику с использованием программно-аппаратного комплекса автоматизированного сбора и обработки результатов измерений на основе программных средств Instaspec и многофункционального адаптера PC-1802, а также оригинальных программных модулей обработки изображений и отображения результатов исследований.

Апробация результатов работы:

Результаты, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались, на научных семинарах кафедры, информационно-измерительных систем и физической электроники ПетрГУ и ИТЭС ОИВТ РАН г. Москва; II Всероссийской научной конференции "Молекулярная физика неравновесных систем" Иваново 2000г.; 3-ей Международной конференции "Физика плазмы и плазменные-технологии" (ФППТ-3, Минск, 2000г).; семинаре академика В.Е. Фортова (Москва, 2000г.); 3-ей Международной конференции "ФНТП-2001" (Петрозаводск 2001г.), 16th Международном симпозиуме по плазмохимии. (Taormina, Italy, 2003.), 30th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics. (St Petersburg, Russia, 2003.), Ha международной конференции физики низкотемпературной плазмы. (PLTP-03. Kiev, Ukraine, 2003).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 статей и тезисов докладов в материалах Международных и Всероссийских конференций и семинаров.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 118 страниц, 36 рисунков и 15 таблиц. Список использованной, и цитированной литературы содержит 81 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследований, формулируется- цель и задачи диссертационной работы, ее научная значимость, излагаются положения, выносимые на защиту. Кратко изложены результаты, характеризующие ее новизну. Первая глава посвящена описанию объекта исследования. В п. 1.1 вводятся основные понятия, связанные с изучаемым объектом исследования. Указывается на распространенность пылевой плазмы, встречающейся как в микро, так и макромире в природе.

В п. 1.2 рассматривается взаимодействие пылевых частиц между собой. Кратко рассмотрены вопросы взаимодействия в плазме пробной частицы с известным потенциалом на другую заряженную частицу. Вводится уравнение Пуассона для описания потенциала уединенной частицы в плазме и определяется потенциал частицы в плазме с учетом эффекта экранировки. Обсуждается малая применимость этой модели к плазме с макрочастицами. Показано, что экранирующее частицу заряженное облако может привести к появлению дипольного момента и тем самым изменить природу взаимодействия.

В п. 1.3 кратко рассматриваются уникальные свойства пылевого плазменного кристалла. Показано, что появление в плазме макроскопических частиц может повлиять на ее характеристики и по опубликованным работам рассматривается это влияние [5]. Обсуждаются нерешенные задачи и формулируются цели исследования. Представлен обзор научных работ по исследуемой тематике. Рассматривается широкий круг экспериментальных исследований, проведенных за последние годы. Упоминаются методики, которыми пользовались исследователи, экспериментальное оборудование, результаты проведенных научных работ, дающих новые представления об изучаемом предмете. Несмотря на то, что пылевая плазма является достаточно сложным для исследования объектом, не допускающим применения сильновозмущающих свойства плазмы прямых контактных методов, получены новые наблюдения о поведении макрочастиц в пылевых образованиях в плазмах ВЧ-разряда, термической, ядерно-возбуждаемой, тлеющего разряда, в плазме, образующейся под действием жесткого УФ-излучения [6], вызывавшие широкий круг вопросов о природе этого поведения.

Анализ имеющихся в литературе данных показал практически полное отсутствие использования спектральных методов диагностики, относящихся к бесконтактным и не оказывающих возмущающих воздействий на изучаемый объект, обладающих при этом высокой чувствительностью к изменениям в плазменной среде. Кроме того, стала очевидной необходимость комплексного изучения плазменных структур, включающая применение в одном исследовании широкого круга диагностических методов для получения большого объема экспериментальных данных об объекте и среде, в которой он формируется. Кроме того, необходимо, чтобы получение экспериментальных данных, относящихся к различным характеристикам облака, было синхронизовано по времени. Для выполнения поставленных условий, а также, протоколирования,

обработки экспериментальных данных, и представления результатов, а также для ведения эксперимента в диалоговом режиме, позволяющем проводить своевременную корректировку условий для выделения особенностей наблюдаемых явлений, требуется автоматизация экспериментальных исследований.

Вторая глава посвящена описанию экспериментальной установки для диагностики пылевых структур.

В п.2.1 приводится общая схема экспериментальной установки, и кратко описываются возможности данного диагностического комплекса.

Экспериментальная установка собиралась с учетом возможности одновременной регистрации электрических характеристик плазмы, спектральных характеристик газового разряда и изучения влияния исследуемого объекта (пылевого кристалла) на них. Кроме того, предусматривается возможность наблюдения динамических процессов, происходящих в пылевом плазменном кристалле. Установка состояла из модулей: вакуумного, оптического, электрического и спектрального и управляющего вычислительного комплекса (УВК).

Общая схема установки представлена на рисунке 1.

Рис.1 Общая схема экспериментальной установки

Стеклянная разрядная трубка (1), в плазме тлеющего разряда которой формируется пылевой плазменный кристалл, откачивается до ИТ Торр. и заполняется неоном. Никелевые анод (2а) и катод (2), расстояние между которыми составляет 490 мм» находятся сбоку разрядной трубки. Для хранения и вброса частиц во время эксперимента применяется металлический контейнер (3) с полидисперсными 1-60 мкм частицами оксида алюминия AI2O3. После включения высоковольтного источника тока (14) разрядный ток в трубке задается набором сопротивлений (15). Для регистрации напряжения на разрядной трубке параллельно ей подключен высоковольтный делитель (16,17), с низковольтного плеча которого (17) снимается напряжение в отношении 1:1000. Разрядный ток определяется по падению напряжения на эталонном сопротивлении (18) номиналом 1К. Сигналы, определяющие значение тока в плазме и напряжения на разрядной трубке, выраженные в виде потенциала, падающего на резисторах (18) и (19), поступают по экранированной витой паре (13) на аналоговый вход многофункциональной платы РС-1800L, установленной в персональном компьютере (11), где происходит их преобразование в цифровой код (оцифровка) и сохранение в памяти компьютера. Для настройки, проверки точности измерения многофункционального адаптера на этапе тестирования и дублирования показаний применяются цифровые вольтметры В7-27 (20) и В7-40 (19). Визуализации пылевой структуры осуществляется полупроводниковым лазером DTL-316 (4), формирующий "лазерный нож" (5), в рассеянном свете которого возможно наблюдение исследуемого объекта. Управление работой лазера (режимы включения/выключения накачки, изменения выходной мощности) осуществляются экспериментатором с управляющего комплекса (11). Рассеянный на частицах свет регистрируется камерой (7) и отображается на экране монитора (11). Получаемое с видеокамеры изображение может быть сохранено как в виде отдельных графических файлов, так и в виде видеоряда (видеофильма). Для изучения спектральных характеристик источника излучения используется оптическая система (8), состоящая из системы зеркал типа "перископа" и фокусирующей линзы, формирующей изображение на входной щели спектрометра ДФС-452 (9). За выходной щелью спектрометра установлен фотоэлектронный преобразователь на ПЗС структурах в матричном исполнении (1024*256 pixels) CCD

EEV10-30 (10), регистрирующий спектральное излучение исследуемой области плазмы и передающий данные в память персонального

компьютера для их представления, хранения и обработки в специализированной программной среде.

Управление экспериментальным оборудованием

осуществляется с использованием специализированных программных модулей, написанных в средах ¡г^аБрес и ЬаЬ\Че\у. Выбор первой обусловлен широкими возможностями управления фотоэлектрическим преобразователем, легкостью написания программ, сбора, обработки и представления спектральных результатов. Вторая является одной из универсальных сред, применяемой для автоматизации процессов управления в лабораторных исследованиях, содержит необходимый набор библиотек создания управляющих воздействий, обработки и представления результатов.

В п.2.2 дается описание вакуумной части установки

Вакуумная система предназначена для откачки рабочего объема установки со смонтированным в нем исследовательским оборудованием. Предельное остаточное давление 10-7 мм. рт. ст. В рассматриваемой вакуумной системе можно выделить три основных блока:

а) блок откачки системы до низкого и высокого вакуума, основными элементами которого являются форвакуумный и турбомолекулярный насосы.

б) блок, предназначенный для напуска необходимого количества газа в газоразрядную трубку. Подача газа в экспериментальную трубку производится по трубопроводу с помощью механического игольчатого натекателя.

в) экспериментальная часть установки, состоящая из газоразрядной трубки, масляного манометра, измерителей давления и, конструктивно выполненная в виде мобильного стенда, подключаемого к вакуумной магистрали посредством металлической трубки и гофрированного соединения.

Газоразрядная трубка, применявшаяся в экспериментальных исследованиях, представляет собой стеклянную цилиндрическую трубку с впаянными в нее электродами, установленным внутри нее контейнером с макрочастицами и стеклянным сужением, предназначенным для создания неоднородности (стратификации) положительного столба. L=700 мм - длина разрядной трубки, внутренний диаметр трубки Т)=21 мм, внешний - 29 мм, расстояние между электродами 1^=490 мм. Электроды никелевые (№), выполнены

в виде цилиндров диаметром Ое|=6 и длиной Ь2=40 мм, контейнер с полидисперсными частицами выполнен в виде цилиндра с

расположенной в нижней части сеткой, через которую осуществляется инжекция макрочастиц в разряд.

Третья глава. Техника сбора и методы обработки данных. В п.3.1 описана подготовка прибора для проведения спектральных исследований (градуировки). Объяснена методика, по которой происходила градуировка спектрального прибора по длинам волн и приведена таблица значений градуировочных коэффициентов от длины волны. Объяснена необходимость разбиения спектрального диапазона на участки в 21 нм, ввиду использования регистрирующего устройства на ПЗС элементах, геометрические размеры которого в сочетании с дисперсией ДФС-452 определяют выделяемый спектральный интервал. Приведена таблица соответствия участков спектрального диапазона и спектральных линий неона, попадающих в каждый из них, приведена кривая чувствительности по спектру.

Рассмотрена методика расшифровки спектра по известным длинам волн средствами программной оболочки Instaspec. Даны методические указания и последовательность действий, необходимых для калибровки полученного во время эксперимента спектра по длинам волн и сопоставления каждому чувствительному фотоэлементу матрицы некоторого спектрального диапазона. Таким образом, данная методика позволяет получить зависимость сигнала не от номера элемента (пикселя), на котором он был получен, а от соответствующей ему длины волны.

Объясняются режимы применения многофункционального контроллера и многоэлементного фотоприемника, использование которых в экспериментальных исследованиях позволяет достигать точности измерения электрических и спектральных характеристик газового разряда величиной, соответственно, 0.01% и 0.3%.

В п.3.2 описываются методики протоколирования экспериментальных данных, которые позволяют точно воспроизвести условия эксперимента спустя продолжительное время после его окончания. Результатами экспериментального исследования являются такие параметры как ток, напряжение, давление, спектральные линии, фотография или видеоряд изображений изучаемой пылевой плазменной структуры. Кроме того, существует ряд параметров, которые могут изменяться экспериментатором, в случае необходимости, при постановке соответствующих задач исследования. Поэтому условия, при которых

проходил эксперимент, должны быть точно зафиксированы, что позволит избежать возможной путаницы при интерпретации результатов исследования в будущем. Эти задачи решает рассматриваемая в данном пункте система протоколирования, создающая после окончания эксперимента информационные файлы и файлы экспериментальных данных.

В п.3.3 приводятся методики проверки линейности работы фотоэлектронного преобразователя. Показано, что в диапазоне измеряемых сигналов прибор имеет погрешность не хуже 0.4%. Дополнительно проверено и установлено, что соблюдение линейности работы прибора при использовании режима накопления сигнала во времени (accumulation) выполняется.

В п.3.4 приводится описание программного обеспечения сбора и обработки данных, спецификация стандартных и оригинальных программ. Для решения поставленных задач было написано следующее программное обеспечение для:

• управления сбором электрических данных

• управления режимами работы многоэлементного фотоприемника, регистрации спектральных характеристик

• управления работой лазера: включения, выключения накачки и регулирования выходной мощности

• обработки и представления спектральных и электрических данных

• обработки фотоизображений плазменной структуры

В четвертой главе обсуждаются результаты экспериментальных исследований.

В п.4.1 рассматривается влияние пылевой структуры на свойства плазмы. Показано существование зависимости между

спектроскопическими характеристикам газового разряда при отсутствии и после инжекции частиц в плазму.

В эксперименте проведены измерения интенсивности излучения, тока, напряжения в разряде без частиц и после их инжекции. Относительное изменение электрических параметров разряда в условиях проведенных экспериментов не превысило погрешность измерения. Однако спектральная мощность излучения, зарегистрированная из области локализации структуры, существенно изменилась, превысив порог погрешности в 0.3%. В таблице 1 приведены, например, для одного из экспериментов относительные

изменения интенсивности различных спектральных линий неона после инжекции частиц в плазму разряда._

Длина волны, А

5852 5882 5944 6533 6599 6678 6717

1,59% 1,56% 1,64% 1,95% 1,63% 1,18% 1,54%

Таблица 1. Относительный рост спектральной мощности излучения после инжекции частиц в плазму (Р=0.6 Topp, 1=2мА., одна пятикратная инжекция).

Очевидно, что макрочастицы, формирующие пылевую структуру, являются дополнительным каналом гибели электронов в плазме газового разряда. Причем достигнуть поверхности частицы способны лишь высокоэнергетичные электроны, находящиеся в хвосте функции распределения и отвечающие за возбуждение атомов буферного газа. Из этих соображений следует, что инжекция частиц должна приводить к уменьшению интенсивности излучения, чему противоречат представленные выше результаты. Чтобы объяснить полученные результаты был поставлен следующий эксперимент, в котором регистрировались профили осевого распределения спектральной мощности излучения в чистом разряде и разряде со сформировавшейся структурой (Рис.2.).

Рис. 2. Профиль спектральной мощности излучения линии 6678А в отсутствии и при наличии частиц. I=2mA. Рисунок слева показывает механизм получения графиков.

Без частиц регистрировалось излучение, соответствующее излучению поверхности страты, изображение которой проектировалось на входную щель спектрометра. Структура из частиц формировалась в этой страте, и ее изображение также проектировалось на щели. Эксперимент показал, что происходит смещение максимума излучения в сторону анода расстояние (1~1мм при образовании структуры, при этом страта не меняет своего положения в пространстве (кривые с частицами и без частиц в начале и в конце совпадают). Ход кривых в нижней части графика показывает, что интенсивность излучения плазмы при наличии частиц отстает от излучения чистого разряда. Причиной этого является гибель быстрых электронов на поверхности частиц. Восполнение этих потерь идет за счет увеличения количества ионизации, что возможно при возрастании напряженности электрического поля, которая, вероятно, и происходит в области страты над структурой.

Очевидно предположить влияние объема структуры (области гибели быстрых электронов) на изменение интенсивности спектральных линий. Исследование, связанное с регистрацией интенсивности излучения плазмы при изменении объема структуры показало, что такая зависимость существует. На рис.3 представлены нормированные кривые изменения мощности спектрального излучения из вышеупомянутой области объема страты для линий 6599А, 6679А, 6717А и объема структуры от количества инжекций при токе 1=0.3 мА. Очевидно, что интенсивность излучения растет пропорционально росту объема структуры.

О -.-,-----

О 10 20 30 40 50

Инжекции

Рис. 3. Нормированные кривые мощности спектрального излучения из вышеупомянутой области страты для линий 6599А, 6679А, 6717А, они

совпали и представлены черной кривой и объема структуры от количества ннжекций при токе 1=0.3 мА (серая кривая).

В п42 рассматривается процесс эволюции структуры по мере увеличения числа вбрасываемых частиц.

Была проведена серия опытов, где разряд в трубке возбуждался после откачки и заполнения неоном до давления 0.6 Торр. и устанавливался ток 2 мА. Начиная с момента зажигания разряда с периодичностью в 5 минут, проводилась 5-ти кратная инжекция макрочастиц в плазму и регистрировалось изображение структуры, спектральные и электрические параметры разряда. Под пятикратной инжекцией подразумевается пятикратное воздействие на контейнер с частицами, в результате чего частицы последовательно вбрасываются 5 раз. На рис. 4 представлены изображения структур после 5, 50 и 90 инжекций соответственно в масштабе 1мм. Показано, что рост структуры осуществляется как в осевом, так и в радиальном направлении одновременно.

Рис. 4. Эволюция структур в зависимости от количества инжекций.

Зависимость объема структуры от количества инжекций при токе 1=2 мА приведена на рис.5б. Показано, что за 95 инжекций макрочастиц предел роста пылевой структуры не достигнут. Такой же эксперимент

при токе 1=0,3 мА и при 50 ннжекциях показывает наступление "насыщения" роста структуры (рис. 5а)

Рис. 5 (а,б) Зависимость объема структуры от количества инжекций. 1=0.3 мА, 1=2 мА.

В п.4.3 исследуется поведение структуры, изменение ее объема и формы, а также интенсивности излучения из области структуры. На рис. 6 приведены изображения структуры, созданной при начальном токе 1=0.3 мА путем 50 кратной инжекций частиц в плазму, а затем нагреваемой путем увеличения тока до 1=5 мА.

рис. 6 приведены изображения структуры, созданной при начальном токе 1=0.3 мА путем 50 кратной инжекций частиц в плазму, а затем нагреваемой путем увеличения тока 1=0.3,1.0,3.0, 5.0 мА.

На рис. 7 приведены (в отн. ед) графики изменения интенсивностей спектральной линий неона 6599А для описанного выше эксперимента, а на рис. 8- зависимости объема структуры в обсуждаемом эксперименте от тока (при трех рандомизированных экспериментах).

рис. 8 Зависимости объема структуры от тока.

рис. 7 Изменение интенсивности спектральной линии 6599А от тока.

В п44 анализируются на основе уравнения баланса возможные условия возбуждения спектральных линий в плазме без частиц, с частицами и при изменении характеристик структур (объема, формы, количества частиц в структуре) от числа инжекций при "выращивании" структур. Исходное уравнение баланса примем в виде:

п0пе(<юУ0к +пеаЩаоУ01[ =п[укг +П1У1

туш'

где соответственно концентрации атомов в основном

состоянии, электронов и возбужденных в состояние нейтральных атомов

aN -число атомов неона в основном состоянии, адсорбированных по поверхности макрочастиц в ед. объеме N - число инжекций

-усредненное по функции распределения электронов по скоростям сечение прямого возбуждения кго состояния

^¿м - частота радиационного распада к-го состояния

- частота тушения к"го уровня при столкновениях с поверхностью частиц в плазме; Утуш = {сю)ктуш

Гипотеза о таком виде уравнения баланса сформировалась в результате анализа эффективности различных механизмов заселения и распада возбужденных состояний, как наиболее адекватно описывающая всю совокупность данных спектрометрических измерений. Расчеты абсолютных значений интенсивностей обсуждены и показали, что на основе упомянутой модели получены результаты статистически хорош совпадающие с экспериментом (таблица 2).

\ эксперимент расчет К эксперимент расчет

нм част Б/ч % част 6/ч %" нм част 6/ч , % част 6/ч %

659.8 5 66 6.03 6.5 5.26 5.46 38' 692.9 10.8- 11.8! 9.3 4.71 4 94 4.9

616.3 3.18 332 44 3.54 3.68 38' 630.4 2.34 2.46г 5.1 '1.24 1.30 4.9

603.0 1.23 1.3 5.7 1.39 1.44 3.8' 614.3" 14.4 15.1" 4.9" "8 61, 9 03 4.9

588.2 2.23 2.34 49 2.92 3.04' "3.8" 653.2 2.51 2.671 6.4 2.85; 2.97' "4.0

607 4 5 57 5.8 4.1 8.57 9.01 5.1' 638.2' 6.79' 7.13- 5.0 8.67г 9 02 "4.0

667 8 11.7 12.4 6.0 5.59 5.84 4.4 650.6' 1.34П.4Г 5.2 "9.70' 10.20 5.1

609 6 7.76 8.1 44 4.76 4.97 44 633.4 7.05: 7.39 i 4.8 5.35! 5 62 5.1

594 5 4 32 4 59 6.2 304 3.18 44 703.2 136 148' 88 11.13! 11.68 50

Таблица 2 Сравнение измеренных и рассчитанных интенсивностей линий (эрг/см5 с"1). Эксперимент при р=0.4 мм.рт.ст. , 1=1.6 тА. %-изменение в процентах интенсивности при вбросе частиц

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:

1. Проведены комплексные систематические исследования процессов формирования и роста упорядоченных плазменно-пылевых структур в плазме тлеющего разряда постоянного тока (в частности, в неоне) с инжекцией полидисперсных макрочастиц

2. Впервые проведена работа по "выращиванию" пылевых "кристаллов" и зафиксированы спектральные, оптические, электрические параметры в процессе этого "выращивания".

3. Установлены закономерности взаимного влияния структур, формирующихся в плазме, на характеристики плазмы и влияние условий в плазме на характеристики структур.

4. Рассмотрены и проанализированы уравнения баланса состояний для атомной компоненты плазме и оценены механизмы возбуждения атомных состояний. С использованием

спектроскопических данных проведенных экспериментов сделана статистическая проверка гипотезы о главенствующей роли прямой ионизации и прямого возбуждения для исследованного диапазона условий. На этом основании, оценена проводимость плазмы в различных условиях эксперимента.

5. Разработан и введен в практику исследований упорядоченных пылевых структур комплекс технических и программных средств, обеспечивающих автоматизированное проведение исследований одновременно размеров, формы и объема структур, регистрацию спектров излучения на многоэлементном фотоэлектронном приемнике (матрице), управление выходной мощностью излучения лазера при создании диагностирующего "ножа", а также регистрацию электрических характеристик в цепи питания разрядной трубки. Регистрация сигналов датчиков осуществляется с помощью средств среды LabView. Для сопряжения датчиков с этой средой, а также для обработки и представления результатов и исходных данных создано специализированное для решения задач исследований программное обеспечение, устанавливаемое на ПЭВМ. Эта ЭВМ вместе с устройством сопряжения с объектом и программной средой играет роль управляющего вычислительного комплекса.

6. Собран, представленный в электронном виде массив данных экспериментальных исследований с протоколами экспериментов, пригодный для разносторонней апостериорной обработки при развитии теоретических моделей физических процессов в плазме с упорядоченными структурами КДФ.

Работа выполнена по тематическому плану НОЦ-013 "Фундаментальные проблемы приложений физики низкотемпературной плазмы"(Грант PZ-013-02 АФГИР МО РФ и Правительства Карелии) и поддержана Государственным контрактом Миннауки 40.009.1.1.1191, а также грантом ИНТАС 2000-0522.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Депутатова Л.В., Луизова Л.А., Подрядчиков С.Ф., Торчинский В.М., Хахаев А.Д. Влияние пылевых частиц на характеристики тлеющего разряда // Молекулярная физика неравновесных систем:

Материалы II Всерос. науч. конф. (29 мая - 1 июня 2000 г.). Иваново: Ивановский госуниверситет, 2000. С. 59-62.

2. Подрядчиков С.Ф., Khakhaev A.D., Deputatova L.V., Torchinsky W.M. Spectral investigation of a dusty glow discharge plasma // III Int. conf. «Plasma Physics and Plasma Technology Contributed Papers (PPPT-3)» / Inst. of Mol. and Atom: Nat. Acad. of Science of Belarus. September 18-22,2000. Minsk, 2000. P. 336-337.

3. Луизова Л.А., Подрядчиков С.Ф., Хахаев А.Д. Влияние плазменного кристалла на поперечный профиль яркости излучения тлеющего разряда // Материалы Всерос. науч. конф. по физике низкотемп. плазмы ФНТП-2001 (в 2-х томах). Т. 2. Петрозаводск, 2001. С. 129-132.

4. Власов Д.В., Депутатова Л.В., Луизова Л.А., Подрядчиков С.Ф., Торчинский В.М., Хахаев А.Д. Влияние плазменного кристалла на спектроскопические характеристики разряда // Материалы Всеросийской научной конференции по физике низкотемпературной плазмы ФНТП-2001 (в 2 томах). Т. 2. / ПетрГУ. Петрозаводск, 2001. С. 124-128.

5. Khakhaev A., Luizova L., Podryadchikov S., Scherbina A., Bulba A. Comparative characteristics of the ordered dusty structures in plasma with various physical conditions // 16th International Symposium on Plasma Chemistry: Abstracts and full papers on CD. Taormina, Italy, June 22-27,2003. P. 548.

6. Khakhaev A., Luizova L., Podryadchikov S., Scherbina. A., Bulba A. Investigation of ordered dusty structures in the glow discharge // 30th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics. St Petersburg, Russia, July 7-11,2003. (в электронном виде)

7. Khakhaev A., Luizova L., Podryadchikov S., Scherbina A., Shtykov A. Experimental set up for investigation of ordered dusty structures in the glow discharge // International conference on physics of low temperature plasma, PLTP-03. Kyiv, Ukraine, May 11-15, 2003. (в электронном виде)

Список работ, цитируемых в автореферате

В.Е. Фортов, А.П. Нефедов, О.Ф. Петров, А.А., В.И. Молотков. Возникновение жидкостных и кристаллических структур в пылевой плазме. Письма в ЖЭТФ, Том 72, вып. 4, стр.313-326

2. В.Е. Фортов, А.П. Нефедов, О.Ф. Петров, В.И. Молотков, В.М. Торчинский, А.Г.Храпак, К.Ф. Волыхин. Кристаллизация пылевой плазмы в положительном столбе тлеющего разряда. Письма в ЖЭТФ, Т.64, Вып. 2, С.86-91

3. В.И. Владимиров, Л.В. Депутатова, А.П. Нефедов, В.Е. Фортов. Пылевые образования в ядерно-возбуждаемой плазме и способы удаления пылевых частиц из объемов термоядерных установок. ФНТП-2001, Петрозаводск, 2001, т. 2, с. 97-100

4. A.M. Липаев, В.И. Молотков, А.П. Нефедов, О.Ф. Петров, В.М. Торчинский, В.Е. Фортов, А.Г.Храпак, С.А.Храпак. Упорядоченные структуры в неидеальной пылевой плазме тлеющего разряда. ЖЭТФ 1997, т.112, вып.6(12), с.2030-2044

5. Л.М. Василяк, СП. Ветчинин, Д.Н. Поляков, В.Е. Фортов. Кооперативный характер образования пылевых структур в плазме. ЖЭТФ, 2002, т. 121, вып.3, с.609-613

6. А.П. Нефедов, О.Ф. Петров, А.А. Самарян. Плазменно-пылевые структуры, индуцированные излучением солнца, в условиях микрогравитации. О.С. Ваулина, A.M. Липаев, ФНТП-98 Петрозаводск, 1998г. с. 712-714

Подписано в печать 17 февраля 2004 г. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч. -изд. л. 1.3. Усл. кр.-отт. 6. Тираж 75 экз. Изд. № 26.

Петрозаводский государственный университет Типография Издательства Петрозаводского государственного

университета 185640, Петрозаводск, пр. Ленина, 33

М- 64 7 t

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Подрядчиков, Сергей Федорович

Введение

Глава 1. Описание объекта исследования

1.1 Основные понятия, связанные с изучаемым объектом

1.2 Взаимодействие пылевых частиц между собой

1.3 Обзор экспериментальных работ

Глава 2. Экспериментальная установка

2.1 Общая схема экспериментальной установки

2.2 Описание модулей установки 31 2.2.1.Описание вакуумной части 31 2.2.2 Описание разрядной трубки

2.2.3. Описание электрической части

2.2.4. Описание модуля спектральной регистрации

2.2.5. Описание фотоэлектрической части

2.2.6. Система визуализации плазменной структуры в разряде

2.2.7. Система управления вбросом частиц

2.2.8. Описание управляющего вычислительного комплекса и режимов его работы

2.2.8.1 Регистрация спектров

2.2.8.2 Регистрация электрических характеристик

Глава 3. Техника сбора и методы обработки данных

3.1. Подготовка прибора для проведения спектральных исследований 60 3.1.1 Алгоритм подготовки системы фотоэлектрического преобразования к измерению экспериментальных данных

3.2 Методики протоколирования экспериментальных данных

3.3 Методики проверки линейности 67 3.4. Описание программных средств сбора и обработки данных

Глава 4. Обсуждение результатов

4.1 Влияние пылевой структуры на свойства плазмы.

4.2 Изучение процесса эволюции структуры по мере увеличения 86 числа вбрасываемых частиц.

4.3 Исследование поведения структуры, изменения ее объема и формы, а также интенсивности излучения из области структуры.

4.4 Анализ на основе уравнения баланса возможных условий возбуждения спектральных линий в плазме без частиц, с частицами.

Введение диссертация по физике, на тему "Оптико-спектральные исследования пылевых структур в плазме тлеющего разряда"

Актуальность темы исследований.

В представленной работе проведены экспериментальные исследования влияния пылевых плазменных структур, образованных макрочастицами АЬ03 на спектральные и электрические характеристики стратифицированного тлеющего разряда низкого давления.

Условия существования плазмы с макрочастицами могут значительно варьироваться. Благодаря большим зарядам, которые могут приобретать макрочастицы (порядка 102 -104)е, параметр межчастичного взаимодействия Г, определяемый как отношение энергии кулоновского взаимодействия частиц к энергии их теплового движения, может намного превышать единицу, что означает возникновение сильнонеидеальной плазмы.

Несмотря на то, что впервые пылевая плазма в лабораторных условиях была обнаружена Ленгмюром еще в 20-х годах нашего столетия, тем не менее, эксперименты по ее изучению активно начали проводиться лишь с 90-х годов. Широкий круг прикладных задач, таких как изучение продуктов сгорания ракетных топлив, изучение пылевых образований в атмосфере Земли и в космическом пространстве, появление пылевой плазмы при производстве полупроводниковых интегральных элементов, делает актуальными задачи всестороннего изучения феномена пылевой плазмы для осознанного управления ее свойствами и использования. Это в полной мере относится к вопросам изучения упорядоченных структур-пылевых "кристаллов", самоорганизующихся при определенных условиях в такой плазме. Любые возмущения конденсированной дисперсной фазы в процессе обработки полупроводникового материала могут привести к ее падению на поверхность изделия и снижению числа выхода годных элементов. Поэтому изучение свойств пылевого кристалла, механизмов его образования и роста внесет вклад не только в основы фундаментальной физики, но и имеет широкое применение в большом числе прикладных задач.

3. разработке методик диагностики плазменного кристалла в процессе его формирования и роста

• Установлены закономерности, связывающие объем и количество частиц в нем для упорядоченных плазменно-пылевых структур из полидисперсных частиц AI2O3 в тлеющем разряде в неоне.

• Установлено, что в широком диапазоне размеров структуры и числа частиц в них среднее межчастичное расстояние сохраняется и составляет (1.3±0.05)*10~2см.

• Установлены закономерности в изменении интенсивностей спектральных линий при модификации "структур" в процессе их выращивания и воздействия на них энергетических потоков и оценена роль различных механизмов возбуждения в условиях проведенных экспериментов.

• Разработаны и апробированы оригинальные методики регистрации влияния конденсированной дисперсной фазы на спектральные и электрические параметры газового разряда с использованием относительно новых программных и аппаратных средств диагностики.

• Сняты видеопоследовательности о поведении макрочастиц в структурах при различных условиях и объемах структур.

Научная и практическая ценность.

2. Сформирован комплекс технических и программных средств, позволяющий вести в автоматизированном режиме с высокой эффективностью многофакторные и многопараметрические эксперименты, а также обработку их данных по широкому кругу проблематики пылевой плазмы с упорядоченными структурами. Благодаря модульному принципу комплектования программно-аппаратных средств комплекс может быть широко использован в научно-образовательном процессе по различным предметным направлениям.

3. Сформирована электронная база данных с результатами проведенных экспериментов, протоколами условий их проведения, с результатами обработки данных, позволяющая обеспечить надежными, объективными и достоверными данными и информацией дальнейшее развитие и интерпретацию этих данных на основе проверки теоретических гипотез, описывающих физику процессов формирования упорядоченных плазменно-пылевых структур и их характеристик.

Положения, выносимые на защиту.

• Впервые осуществлено выращивание "плазменного кристалла", и в ходе этого процесса изучены форма, структура, зависимости величины объема от числа инжектируемых в него макрочастиц.

• Оценены области условий существования различных фазовых состояний упорядоченной плазменно-пылевой структуры. определенного вещества макрочастиц в определенной газовой среде (например, AI2O3 в неоне).

• Разработаны техника и методика исследований, позволяющие определить влияние образования упорядоченной пылевой плазменной структуры на характеристики (спектральные и электрические) газового разряда низкого давления и осуществлять оптическую диагностику с использованием программно-аппаратного комплекса автоматизированного сбора и обработки результатов измерений на основе программных средств LabView, Instaspec и многофункционального адаптера РС-1802, а также оригинальных программных модулей обработки изображений и отображения результатов исследований.

Апробация результатов работы;

Результаты, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры информационно-измерительных систем и физической электроники ПетрГУ и ИТЭС ОИВТ РАН г. Москва; II Всероссийской научной конференции "Молекулярная физика неравновесных систем" Иваново 2000г.; 3-ей Международной конференции "Физика плазмы и плазменные технологии" (ФППТ-3, Минск, 2000г).; семинаре академика В.Е. Фортова (Москва, 2000г.); 3-ей Международной конференции "ФНТП-2001" (Петрозаводск 2001г.), 16th Международном симпозиуме по плазмохимии. (Taormina, Italy, 2003.), 30th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics. (St. Petersburg, Russia, 2003.), Ha международной конференции физики низкотемпературной плазмы. (PLTP-03, Kiev, Ukraine, 2003).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 статей и тезисов докладов в материалах Международных и Всероссийских конференций и семинаров. .

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Содержит 118 страниц, 36 рисунков и 15 таблиц. Список использованной и цитированной литературы содержит 81 наименование.

Заключение диссертации по теме "Физическая электроника"

Заключение.

2. Впервые проведена работа по "выращиванию" пылевых "кристаллов" и •зафиксированы спектральные, оптические, электрические параметры в процессе этого "выращивания".

4. Рассмотрены и проанализированы уравнения баланса состояний для атомной компоненты плазме и оценены механизмы возбуждения атомных состояний. С использованием спектроскопических данных проведенных экспериментов сделана статистическая проверка гипотезы о главенствующей роли прямой ионизации и прямого возбуждения для исследованного диапазона условий. На этом основании, оценена проводимость плазмы в различных условиях эксперимента.

5. i Разработан и введен в практику исследований упорядоченных пылевых структур комплекс технических и программных средств, обеспечивающих автоматизированное проведение исследований одновременно размеров, формы и объема структур, регистрацию спектров излучения на многоэлементном фотоэлектронном приемнике (матрице), управление выходной мощностью излучения лазера при создании диагностирующего "ножа", а также регистрацию электрических характеристик в цепи питания разрядной трубки. Регистрация сигналов датчиков осуществляется с помощью средств среды LabView. Для сопряжения датчиков с этой средой, а также для обработки и представления результатов и исходных данных создано специализированное для решения задач исследований программное обеспечение, устанавливаемое ;на ПЭВМ. Эта ЭВМ вместе с устройством сопряжения с объектом и . программной средой играет роль управляющего вычислительного комплекса.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Подрядчиков, Сергей Федорович, Петрозаводск

1. Ю.В. Герасимов, А.П. Нефедов, В.А. Синелыциков, В.Е Фортов. Формирование структур из макрочастиц в плазме ВЧ разряда индукционного типа. Письма в ЖЭФТ 24, вып. 19, с.62-68, 1998

2. A.B. Зобнин, А.П. Нефедов, В.А. Синелыциков, О.А. Синкевич, А.Д. Усачев, !В.С. Филинов, В.Е. Фортов. Упорядоченные структуры пылевых частиц в ! плазме высокочастотного безэлектродного газового разряда. Физика плазмы 26, N5, с.445-454,2000,

3. V.E. Fortov, А.Р. Nefedov, V.A. Sinel'shikov, A.V. Zobnin, A.D. Usachev. Filamentary Dusty Structures in RF Inductive Discharge. Phys. Lett. A, 267, p. 179183,2000

4. Ю.В. Герасимов, А.П. Нефедов, B.A. Синелыциков, В.Е Фортов "Левитация и структуирование макрочастиц в плазме ВЧ разряда индукционного типа" Материалы конференции по физике низкотемпературной плазмы ФНТП-98, Петрозаводск, 1998, с.709-712.

5. Liquid- and crystallike structures in strongly coupled dusty plasmas. V.E. Fortov, A.P. Nefedov, V.I. Molotkov, O.F. Petrov. Physics of plasmas. Vol.6 Num.5 May 1999 P. 1759-1768

6. Плазменно-пылевые структуры, индуцированные излучением солнца, в условиях микрогравитации. О.С. Ваулина, A.M. Липаев, А.П. Нефедов, О.Ф. Петров, А.А. Самарян ФНТП-98 Петрозаводск, 1998г. с. 712-714

7. Experimental observation of coulomb ordered structure in spray of thermal dusty plasmas. V.E. Fortov, A.P. Nefedov, O.F. Petrov, A.M. Lipaev, A.V. Chernyschev, A .A. Samaryan. Письма в ЖЭТФ. Vol. 63, iss.3, p. 176-180

8. Экспериментальное изучение образования кулоновских упорядоченных структур макроскопических частиц в термической плазме. А.П. Нефедов, A.M. Липаев, О.Ф. Петров, В.Е. Фортов, А.А. Самарян, А.В. Чернышев, ФНТП-98 Петрозаводск, 1998г. с. 712-714

9. Emission properties and structural ordering of strongly coupled dust particles in a thermal plasma V.E. Fortov, A.P. Nefedov, O.F. Petrov, A.V. Chernyschev, A.A. Samaryan. Physics Letters A 219(1996) 89-94

10. Particle ordered structures in a strongly coupled classical thermal plasma V.E. Fortov,

11. A.P. Nefedov, O.F. Petrov, A.V. Chernyschev, A.A. Samaryan. Physical review E Vol. 54, Num. 3, Sep 1996, P. 2236-2239

12. Формирование упорядоченных структур макрочастиц в классической термической плазме: эксперимент и компьютерное моделирование В.Е. Фортов,

13. B.C. Филинов, А.П. Нефедов, О.Ф. Петров, А.А. Самарян, A.M. Липаев ЖЭТФ, 1997 том 111, вып. 3, стр. 889-902

14. Возникновение жидкостных и кристаллических структур в пылевой плазме. В.Е. Фортов, А.П. Нефедов, О.Ф. Петров, А!А., В.И. Молотков. Письма в ЖЭТФ, Том 72, вып. 4, стр.313-326

15. Плазменно-пылевые структуры в тлеющем разряде постоянного тока. В.В. Жаховский В.Е. Фортов, А.П. Нефедов, В.И. Молотков, В.М. Торчинский, А.Г.Храпак, Научные труды института теплофизики экстремальных состояний ОИВТ РАН Вып.2, 1999, с. 207-212

16. Кристаллические структуры в плазме с сильным взаимодействием макрочастиц. А.П. Нефедов, О.Ф. Петров, В.Е. Фортов. УФН, Т. 167, №11, ноябрь 1997г.

17. Упорядоченные структуры в неидеальной пылевой плазме тлеющего разряда

18. A.M. Липаев, В.И. Молотков, А.П. Нефедов, О.Ф. Петров, В.М. Торчинский,

19. B.Е. Фортов, А.Г.Храпак, С.А.Храпак, ЖЭТФ 1997, т.112, вып.6(12), с.2030-2044

20. Crystalline structures of strongly coupled dusty plasmas in dc glow discharge strata. V.E. Fortov, A.P. Nefedov, V.M. Torchinsky, V.I. Molotkov, O.F. Petrov, A.M. Lipaev, A.G. Khrapak, A.A. Samaryan. Physics Letters A 229(1997) P. 317-322

21. Аномальный нагрев системы пылевых частиц в газоразрядной плазме. В.В. Жаховский, В.И. Молотков, А.П. Нефедов, В.М. Торчинский, А.Г.Храпак, В.Е. Фортов, Письма в ЖЭТФ 1997, т.66, вып.6, с.392-397

22. Упорядоченные структуры из микрочастиц в тлеющем разряде, JI.M. Василяк, С.П. Ветчинин, А.П. Нефедов, Д.Н. Поляков, Теплофизика высоких температур, 2000, Т. 38, №5, с.701-705

23. Влияние градиента температуры газа на пылевые структуры в плазме тлеющего (разряда. В.В. Балабанов, Л.М. Василяк, С.П. Ветчинин, А.П. Нефедов, Д.Н. ' Поляков, В.Е. Фортов ЖЭТФ, 2001, т.119, вып.1, с.99-106

24. Кооперативный характер образования пылевых структур в плазме Л.М. Василяк, С.П. Ветчинин, Д.Н. Поляков, В.Е. Фортов ЖЭТФ, 2002, т.121, вып.З, с.609-613

25. Direct measurements of two-dimensional velocity profiles in direct current glow discharge dusty plasmas. E. Tomas. Physics of Plasmas Vol.6, Num.7, 1999 стр.2672-2675

26. First experiments in the Plasma Experiment device. E. Tomas, M. Watson, Physics of Plasmas Vol.6, Num.10, 1999 стр.4111-4117

27. Charging of silica particles in an argon dusty plasma. E. Tomas, M. Watson, Physics of Plasmas Vol.7, Num.8,2000 стр.3194-3197

28. Observation of high speed particles streams in dc glow discharge dusty plasmas. E. Tomas, Physics of Plasmas Vol.8, Num.1,2001 стр. 329-333

29. Potential profiles obtained from applied dust cloud perturbations. E. Tomas, Physics of Plasmas Vol.9, Num.1,2002 стр. 17-20

30. Effective interaction potential and ordered structures of dust particles in a gas-discharge plasma. O.M. Belotserkovskii, E. Zakharov, A.P. Nefedov, V.S. Filinov, V.E. Fortov, O.A. Sinkevich. JETP, Vol 88, Num 3, 1999 стр. 449-459.

31. Attraction of charged dust-grains in the presence of dust-hybrid modes. M. Sallimullah, M. Amin, Physics of Plasmas Vol.3, Num.5, 1996 стр. 1776-1778

32. Mean spherical model for strongly coupled dusty plasmas. U. de Angelis, A. Forlani, Physics of Plasmas Vol.7, Num.8, 2000 стр. 3198-3203

33. Interactions between dust grains in a dusty plasma. M. Lampe, G. Joyce, G. Ganguli, Physics of Plasmas Vol.7, Num.10,2000 cnp. 3851-3861

34. Pair potential from structure data in dusty plasmas. U. Angelis, Physics of Plasmas Vol.8, Num.5,2001 стр. 1751-1752

35. Interaction of charged dust particles. Debye quasimolecule. S. Yakovlenko, Physics of Plasmas Vol.25, Num.8, 1999 стр. 670-672

36. The interaction between charged dust particles in plasma. V. Gundienkov, S. 'Yakovlenko, Technical Physics Letters, Vol.28, Num.11, 2002 стр. 919-922

37. Plasma Response to a Single Grain/Electrostatic interaction between grains. M. Lampe, Dusty plasma in the new millennium: Third international conference on the physics of dusty plasmas. Стр. 59-65

38. Interaction of charged dust particles in clouds of thermodynamically equilibrium charges. V. Gundienkov, S. Yakovlenko, JETP, Vol.95, Num. 5, стр. 864-877

39. Particle-plasma interaction in low-pressure discharges, G.M. Jellum, D.B.Graves Appl. Phys. Lett. 57 (20), 12 Nov. 1990

40. Комплексная плазма: III. Эксперименты по сильной связи и дальним корреляциям. X. Томас, Г. Морфилл, В. Цытович. Физика плазмы, Т.29, № 11, 2003, с. 963-1030.

41. PCI-1202/1602/1800/1802 Hardware User's Manual ver.3.2

42. B7-40. Вольтметр цифровой универсальный. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

43. JI.A. Луизова, Н.П. Лебешев Теоретические основы и практическая реализация спектроскопических методов диагностики плазмы. Петрозаводск 1979, 108 с.

44. Л. Н. Курбатов "Оптоэлектроника видимого и инфракрасного диапазонов спектра". М.: МФТИ, 1999г. 320с.

45. Каталог ORIEL Instruments. Стр. 6-101

46. Лазер модель LCS-DTL-316. Инструкция по эксплуатации стр.3

47. П. Хоровиц, У.Хилл. "Искусство схемотехники". Москва, "Мир", 1998

48. Ю.Ф. Опадчий О.П. Глудкин, А.И. Гуров "Аналоговая и цифровая электроника", М. Горячая Линия-Телеком. 1999г.

49. В.А. Пряшников "Электроника. Курс лекций" СПб, "Корощна-принт" 1998

50. Каталог Oriel Instruments стр. 6-124

51. National Instruments. The measurements and automation. 2000. p.65-105, Ф.П. Жарков и др. /Использование виртуальных инструментов LabView/ Москва, Радио и связь 1999г.

52. IMathCad 6.0 Plus. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде : Windows 95. М.: ИИД "Филин", 1997г.64. j Луизова Л. А. Оптические методы диагностики плазмы / ПетрГУ. ! Петрозаводск, 2003. 145 с.

53. В.И. Малышев. "Введение в экспериментальную спектроскопию" М.: Наука, 1979

54. Депутатова Л.В., Луизова Л.А., Подрядчиков С.Ф., Торчинский В.М., Хахаев А.Д. Влияние пылевых частиц на характеристики тлеющего разряда //

55. Молекулярная физика неравновесных систем: Материалы II Всерос. науч. конф. (29 мая 1 июня 2000 г.). Иваново: Ивановский госуниверситет, 2000. С. 59-62.

56. Франк-Каменецкий Д.А. Лекции по физике плазмы. М: Атомиздат, 1964.

57. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда М.:Атомиздат, 1961.

58. Ю.Б. Голубовский, С.У. Нисимов "Кинетические ионизационные волны в разряде в неоне", ЖТФ, Т.66, В.7, 1996г.

59. Миленин В.М., Тимофеев Н.А.Плазма газоразрядных источников света низкого давления .Л: Изд.ЛГУ 1991.

60. Фабрикант В.А. Тр. ВЭИ. М., 1941. - вып. 41.

61. Фриш С.Э. Свечение газоразрядной плазмы низкого давления // Спектроскопия газоразрядной плазмы. Л.: Наука, 1970, - С. 244-271.

62. Каган Ю.М., Лягущенко Р.И., Хахаев А.Д. О возбуждении инертных газов в положительном столбе разряда при средних давлениях // Оптика и спектроскопия, т. 14, вып. 5, 1963 С.598-606.

63. Каган Ю.М., Лягущенко Р.И. О возбуждении инертных газов в положительном столбе разряда при средних давлениях // Оптика и спектроскопия, т. 17, вып. 2, 1964.-С. 168-173.

64. Гцевышева, Кривченкова, Тихонов. Определение параметров тушащих процессов и сечений ступенчатого возбуждения для атомов неона // Оптика и спектроскопия, т. 22, вып. 4, 1967.-С.539-543.

65. Кривченкова B.C., Хахаев А.Д. Сечения ступенчатого возбуждения и тушащих Процессов в неоне конфигурации 2p5nd и 2р5пр // Оптика и спектроскопия, т. 23, вып. 6, 1967.-С.854-865.

66. Бетеров И.М., Чебатаев В.П. // Оптика и спектроскопия, т. 21, 1966.- С.654.