Generator of low pressure volume plasma with plasma electron source

In the current paper the results of a study of a volumetric high-current low-pressure discharge with a plasma electron source are presented. The source was made on the basis of a hollow cathode with a gas-magnetron ignition of the discharge and an auxiliary arc discharge for the cathode heating up to thermionic emission temperature. The gas-discharge plasma was generated at a working gas pressure 0.1...1 Pa and hade an electron concentration of 10¹⁰ ...(5×10¹¹) cm⁻³ in a volume of 0.1 m³. Also the volt-ampere characteristics, the ion current density distribution in the working volume are presented for different discharge conditions. The plasma generator may be used in the processes of ion-plasma technologies (oxidation, nitration in non-hydrogen media), as well as in energy-saving technologies of combined ion-plasma processing of structural materials. An improved electron plasma source with a hollow cathode will allow one to work in a wide range of discharge currents and also will be served for a large operating life of devices.Haведено результати дослідження об’ємного дугового розряду низького тиску з плазмовим джерелом електронів, виконаним на основі порожнистого катода з газомагнетронним запалюванням розряду і допоміжним дуговим розрядом для розігріву порожнистого катоду до термоемісійних температур. Газорозрядна плазма, утворювана при тисках робочого газу 0,1…1 Па, має концентрацію електронів 10¹⁰ ...(5×10¹¹) см⁻³ в об’ємі 0,1 м³. Надано вольт-амперні характеристики та залежності розподілу густини іонного струму в робочому об’ємі від умов розряду. Плазмогенератор може бути використаний в процесах іоно-плазмових технологій (оксидування, азотування в безводневих середовищах), а також в енергозберігаючих технологіях комбінованої іонно-плазмової обробки конструкційних матеріалів. Вдосконалене плазмове джерело електронів з порожнистим катодом дозволить працювати в широкому діапазоні розрядних струмів і з більшим робочим ресурсом пристрою.Приведены результаты исследования объемного сильноточного разряда низкого давления с плазменным источником электронов, выполненным на основе полого катода с газомагнетронным зажиганием разряда и вспомогательным дуговым разрядом для разогрева катода до термоэмиссионных температур. Газоразрядная плазма, генерируемая при давлении рабочего газа 0,1…1 Па, имеет концентрацию электронов 10¹⁰ ...(5×10¹¹) см⁻³ в объеме 0,1 м³. Представлены вольт-амперные характеристики, зависимости распределения плотности ионного тока в рабочем объеме от условий разряда. Плазмогенератор может быть использован в процессах ионно-плазменных технологий (оксидирования, азотирования в безводородных средах), a также в энергосберегающих технологиях комбинированной ионно-плазменной обработки конструкционных материалов. Усовершенствованный плазменный источник электронов с полым катодом позволит работать в широком диапазоне разрядных токов и с большим рабочим ресурсом устройства

Spectroscopy and probe diagnostics of DC spherical glow discharge

Probe and spectroscopic investigations of a spherical glow discharge (GD) were done in nitrogen and argon plasma. There were obtained the distributions of electron temperature and electron density in a discharge gap as well as plasma potential distribution. These results were compared with theoretical ones and the conclusion about their convergence was done in the present study. Particular attention was paid to the anode processes role in the formation of self-organized structure in a spherical glow discharge. It was shown the necessity of taking into account the possibility of the anode potential drop forming in this discharge region.Проведены зондовые и спектроскопические исследования сферического тлеющего разряда в аргоновой и азотной плазме. Получены распределения электронной температуры и концентрации электронов в разрядном промежутке, а также распределение потенциала плазмы. Полученные в данной работе результаты сравнивались с теоретическими и сделаны выводы об их сходимости. Особенное внимание было уделено роли прианодных процессов в формировании самоорганизованной структуры тлеющего разряда. Показана необходимость принимать во внимание возможность формирования анодного падения потенциала в этой области разряда.Проведено зондові і спектроскопічні дослідження сферичного жевріючого розряду в аргоновій та азотній плазмі. Отримано розподіли електронної температури і концентрації електронів у розрядному проміжку, а також розподіл потенціалу плазми. Отримані в даній роботі результати порівнювалися з теоретичними і зроблені висновки про їх збіжність. Особливу увагу було приділено ролі прианодних процесів у формуванні самоорганізованої структури жевріючого розряду. Показана необхідність брати до уваги можливість формування анодного падіння потенціалу в цій області розряду

Low-pressure uniform plasma generator based on hollow cathode for ion plasma technologies

The current paper describes the results of the improvement of a volumetric high-current low-pressure plasma generator. The device was made on the basis of a hollow cathode with a gas-magnetron ignition of the discharge and an auxiliary arc discharge for the cathode heating up to thermionic emission temperature. The device was operated at a working gas pressure of 0.1…1 Pa and had an electron concentration of 10¹⁰…5·10¹¹ cm⁻³. It was shown that the addition of the auxiliary electrode after the emission hole of the canoed unit lead to the improvement of generated plasma characteristics. This plasma generator may be used in the processes of ion-plasma technologies (oxidation, nitration in non-hydrogen media), as well as in energy-saving technologies of combined ion-plasma processing of structural materials.Описано результати удосконалення об’ємного сильнострумного генератора плазми низького тиску. Пристрій виготовлено на основі порожнистого катода з газомагнетронним запалюванням розряду та допоміжним дуговим розрядом для нагріву катода до температури термоелектронної емісії. Прилад працює при тиску робочого газу 0,1…1 Па і має концентрацію електронів 10¹⁰…5·10¹¹ cm⁻³. Показано, що додавання допоміжного електрода після емісійного отвору катодного вузла призводять до покращення характеристик генерованої плазми. Даний плазмогенератор може бути використаний в процесах іонно-плазмових технологій (окислення, нітрування в неводневих середовищах), а також у енергозберігаючих технологіях комбінованої іонно-плазмової обробки конструкційних матеріалів

Energy characteristics of spherical glow discharge

The ultimate goal of this study is optimization of the modification processes, namely the constructional details’ surface nitriding, based on the using of glow discharge (GD). These processes are studied both experimentally and theoretically in spherical abnormal GD plasma in N2-Ar mixture. The balance equations for the density of charged particles and Poisson equation added with equation for heat conductivity are taken into account in the theoretical part of investigation. The last equation describes the influence of the hot cathode on the processes in discharge volume. As is shown, the correct account of the anode fall of potential plays a key role to represent adequately the volt-ampere characteristic of the spherical GD.Кінцевою метою цієї роботи є оптимізація процесів модифікації на основі використання жевріючого розряду (ЖР), а саме азотування поверхні конструкційних деталей. Ці процеси вивчені експериментально і теоретично в плазмі аномального сферичного ЖР у суміші N2-Ar. У теоретичній частині роботи розглянуто рівняння балансу концентрації заряджених частинок і рівняння Пуассона, доповнені рівнянням теплопровідності. Останнє з них описує вплив гарячого катода на процеси в розрядному об’ємі. Показано також, що коректне урахування прианодного падіння потенціалу відіграє ключову роль для адекватного моделювання вольт-амперної характеристики сферичного ЖР.Конечной целью данной работы является оптимизация процессов модификации, основанных на использовании тлеющего разряда (ТР), а именно азотирования поверхности конструкционных деталей. Эти процессы изучены экспериментально и теоретически в плазме аномального сферического ТР в смеси N2-Ar. В теоретической части работы рассмотрены уравнения баланса для плотности заряженных частиц и уравнение Пуассона, дополненные уравнением теплопроводности. Последнее из них описывает влияние горячего катода на процессы в разрядном объеме. Показано также, что корректный учет прианодного падения потенциала играет ключевую роль для адекватного моделирования вольт-амперной характеристики сферического ТР

Efficiency of the nitriding process in glow discharge plasma

The problem of determination of the content of atomic nitrogen in glow discharge plasma in a nitrogen-argon mixture is considered. The discharge in this mixture is widely applied in the technologies of metal`s surfaces modification and the atomic nitrogen is responsible for the efficiency of this technologies. Influence of mixture composition on the rate constant of dissociation of molecular nitrogen, accountable for producing of atomic nitrogen is determined by simulation way, and parameters of plasma – from an experiment, on the basis of measuring by double probes. A function of distribution of electrons on energies was founded by numerically integrating the Boltzmann equation. The last one was written in the binomial approaching for mixture of molecular nitrogen and argon. The differences between proposed and fluid models are briefly discussed.Розглянуто задачу визначення вмісту атомарного азоту як активної компоненти, відповідальної за ефективність технологій модифікації поверхні металів у плазмі стаціонарного жевріючого розряду низького тиску в суміші азот-аргон, що широко застосовується в цих технологіях. Вплив складу суміші на швидкісну константу дисоціації молекулярного азоту, відповідальну за продукування атомарного азоту, визначено розрахунковим шляхом, а параметри плазми – експериментально, на основі вимірювань подвійними зондами. Функція розподілу електронів по енергіях визначена на основі чисельного інтегрування рівняння Больцмана, записаного в двочленному наближенні для суміші молекулярного азоту і аргону. Коротко аналізуються відмінності обговорюваного підходу та розв’язку задачі в гідродинамічній моделі.Рассмотрена задача определения содержания атомарного азота как активной компоненты, ответственной за эффективность технологий модификации поверхности металлов в плазме стационарного тлеющего разряда низкого давления в смеси азот-аргон, широко применяемой в этих технологиях. Влияние состава смеси на скоростную константу диссоциации молекулярного азота, ответственной за продуцирование атомарного азота, определено расчетным путем, а параметры плазмы – экспериментально, на основе измерений двойными зондами. Функция распределения электронов по энергиям находилась путем численного интегрирования уравнения Больцмана, записанного в двучленном приближении для смеси молекулярного азота и аргона. Кратко обсуждены различия обсуждаемого подхода с решением задачи в гидродинамической модели

CURRENT CHALLENGES OF URBANIZATION - ECONOMIC VIEW

The modern economy is connected with industrialization, the development of cities and new technologies. A new reality is when the gross domestic product (GDP) of individual cities, regions or districts is greater than its value for some developed countries, and the population density in such a region increases several times a year. All this form the new economic situation, namely, the economy associated with the city as an urban center. In the future, the focus should be on researching the factors that determine successful cities as emerging cities. It is also necessary to investigate which economic factors are dominant in the new centers, in contrast to the classical approach. The authors also consider it expedient to investigate the combination of environmental factors and real estate in suburban areas, as they affect the growth or decrease of population growth, and in the future, they can play a significant role in urban development in the urban center. According to the results of the research, we consider it expedient to introduce a new definition of the term urbanization based on research and hypotheses, as well as focusing on economic factors

PARITY NON-CONSERVING EFFECTS IN nγ-REACTIONS

L'état actuel du problème de la violation de la parité spatiale dans les réactions nγ est discuté.State of the art of the P-violation problem for nγ-reaction is discussed