Влияние электрических характеристик импульсного источника питания СВЧ магнетрона на условия формирования плазмы в вакуумной камере плазмотрона резонаторного типа

Изучено влияние электрических характеристик импульсного источника питания сверхвысокой частоты (СВЧ) магнетрона на условия формирования СВЧ разряда, определяемые режимом работы СВЧ генераторной системы в целом. Формирование плазменного разряда осуществлялось в вакуумируемом реакционно-разрядном объеме, расположенном внутри прямоугольной резонаторной камеры. В зависимости от режимов работы источника электропитания СВЧ магнетрона проведены исследования для трех режимов генерации плазмы СВЧ разряда (импульсный режим со скважностью S ≈ 2; импульсный режим со скважностью S ≈ 1,15; непрерывный режим). Выполнены зондовые измерения величины мощности СВЧ в объеме плазмы СВЧ разряда и ее локальной проводимости.  В работе представлены зависимость мощности СВЧ энергии в центральной области реакционно-разрядной кварцевой камеры СВЧ плазмотрона от величины потребляемой СВЧ магнетроном мощности, а также распределение электрической составляющей плазмы СВЧ разряда по длине и плоскости сечения рабочего объема. Установлено, что для всех исследуемых режимов работы источника питания с повышением потребляемой мощности СВЧ генераторной системой характерно увеличение СВЧ мощности, регистрируемой в центральной области плазменного разряда.  Для непрерывного режима генерации свойственно снижение неравномерности распределения электромагнитной энергии по оси разрядной камеры. Показано, что переход от импульсного к непрерывному режиму формирования плазменного СВЧ разряда при одинаковом уровне энергопотребления генераторной системой характеризуется снижением величины регистрируемой СВЧ мощности в объеме плазмы СВЧ разряда и ростом ее локальной проводимости в отдельных зонах реакционно-разрядного объема.

1. Бордусов, С. В. Плазменные СВЧ-технологии в производстве изделий электронной техники / С. В. Бордусов; под ред. А. П. Достанко. Минск: Бестпринт, 2002. 452 с.

2. Плазменные процессы в производстве электронной техники: в 3 т. / А. П. Достанко [и др.]; под общ. ред. А. П. Достанко. Минск: ФУАинформ, 2001. Т. 3. 244 с.

3. Яфаров, Р. К. Физика СВЧ вакуумно-плазменных нанотехнологий / Р. К. Яфаров. М.: Физматлит, 2009. 216 с.

4. Хлопов, Ю. Н. Магнетрон / Ю. Н. Хлопов. Москва: Знание, 1967. 50 с.

5. Tsikhan, O. I. Study of pulsed and continuous modes of microwave discharge plasma generation on a resonator-type plasmatron / O. I. Tsikhan, S. I. Madveika, S. V. Bordusau // High Temperature Material Processes. 2021. Vol. 25, № 2. P. 65–75. https://doi.org/10.1615/hightempmatproc.2021039440

6. Тихон, О. И. Исследование влияния электрических параметров импульсного источника питания СВЧ магнетрона на режимы генерации плазмы СВЧ разряда / О. И. Тихон, С. И. Мадвейко, С. В. Бордусов // Проблемы физики, математики и техники. 2022. № 3 (52). С. 42–47. https://doi.org/10.54341/20778708_2022_3_52_42

7. Исследование характера изменения величины СВЧ мощности в плазменном объеме при квазипостоянном режиме ее генерации / О. И. Тихон [и др.] // Приборостроение – 2021: материалы 14-й Междун. научно-технической конференции, Минск, 17–19 ноября 2021 г. / Белорус. нац. техн. ун-т.; редкол: О. К. Гусев (гл. ред) [и др.]. Минск, 2021. С. 357–358.

8. Алексеев, Б. В. Зондовый метод диагностики плазмы / Б. В. Алексеев, В. А. Котельников. М.: Энергоатомиздат, 1988. 240 с.

9. Животов, В. К. Диагностика неравновесной химически активной плазмы / В. К. Животов, В. Д. Русанов, А. А. Фридман. М.: Энергоатомиздат, 1985. 216 с.

10. Investigation of the method of dynamic microwave power redistribution in a resonator-type plasmatron / S. Madveika [et al.] // Plasma Physics and Technology. 2018. Vol. 5, № 2. P. 60.