Реферат
Плазмові технології та перетворювачі енергії
1. Плазма як інструмент
Плазма сьогодні широко застосовується в науці, промисловості і в побуті. Основні застосування, насамперед, пов'язані з низькотемпературною плазмою газового розряду різних типів. Щовечора на вулиці запалюються яскраві різнокольорові лампи, що висвітлюють наші вулиці, підсвічуються вітрини, рекламу і т.д. В основному вони використовують тліючий нормальний і аномальний розряд, в деяких випадках - перехід до дугового розряду. Висока яскравість, широкий спектр кольорів є наслідком воістину невичерпних можливостей плазми дугового розряду. Але значно більше корисних можливостей відкривається в промисловому використанні унікальних властивостей цього стану речовини. Плазма газового розряду використовується в сучасних технологіях мікроелектроніки, в ініціації і активації технологічних процесів. Ведуться інтенсивні розробки в галузі створення високоефективних методів перетворення теплової енергії в електричну, підвищення енергетичної віддачі реактивних двигунів. Нарешті, рішення глобальної проблеми забезпечення енергією людства на довгі роки пов'язано знову таки із застосуванням високотемпературної плазми в галузі керованого термоядерного синтезу.
. Напрями застосування плазми
Низькотемпературна плазма: (T ~ 10 лютого? 5 · 10 +4 K). Холодна плазма (не чинить термічного впливу на речовина). Зазвичай цей тип плазми відноситься до істотно нерівноважної (T e »T i gt; T n) і утворюється в умовах знижених тисків (? ЄСВ ~ розмірів обсягу).
Цей тип плазми широко використовується в газорозрядних приладах: індикаторних лампах, стабілітронах, тиратронах, вентильних приладах, в квантових генераторах різних діапазонів випромінювання, системах формування інтенсивних іонних пучків (плазмотрони), плазмових індикаторних панелях, а також в плазмових технологіях з Нетермічні впливом плазми на речовину. Серед таких технологій можна виділити:
- вплив зарядженими частинками низьких і середніх енергій (іонна обробка), високих енергій (іонно-променева обробка).
- вплив нейтральними збудженими хімічно - активними атомами і молекулами (плазмохімічноїтехнологія обробка).
- вплив випромінюванням плазми (УФ та іншими видами) на різні технологічні процеси.
Заряджені частинки (іони) можуть витягуватися з плазми, прискорюватися і фокусуватися, утворюючи пучок іонів - так звана іонно-променева обробка. Остання використовується як інструмент отримання заданого розподілу легуючої домішки в мікроелектроніці. Інтенсивні іонні пучки використовуються у дослідженнях в області УТР, Потоки іонів широко застосовуються в ракетній техніці (іонно-плазмові двигуни). Та й звичайний реактивний двигун літака використовує низькотемпературну плазму та ін. Якщо використовується бомбардування поверхні іонами інертних газів з метою розпорошення твердої речовини - іонно-плазмова обробка.
Для всіх плазмохімічних процесів характерне утворення в плазмі розряду вільних атомів або радикалів в результаті непружних зіткнень електронів з молекулами реагентів. Ці утворилися частинки проявляють високу фізико-хімічну активність, яка використовується в плазмохімічному обладнанні. Залежно від способу використання хімічно-активних частинок розрізняють 3 основні групи технологічного обладнання:
- Обладнання використовує наступні основні стадії: доставка реагентів в зону плазми, дисоціація з утворенням активних частинок, доставка частинок до поверхні, адсорбція частинок на поверхні, гетерогенна хімічна реакція з освіту летючих і стабільних сполук, десорбція і видалення цих сполук з поверхні. Приклади: установки очищення поверхонь, шліфування й обробки, розмірного та полірування травлення і т.д.
- У результаті реакцій активних частинок з поверхнею утворюються нелеткі сполуки з високими температурами випаровування. Приклади: установки формування оксидів (анодування), нітридів та інших сполук на поверхнях з метою підвищення зносостійкості, захисту від корозії і т.д.
- Після доставки реагентів в зону плазми здійснюється хімічна реакція в газовій фазі з утворенням кінцевих з'єднань або їх фрагментів. Ці сполуки осідають на поверхню, формуючи плівку необхідного складу і структури, або напівфабрикат, який піддається електронної, іонної та ін. (Лазерної) обробці для отримання потрібних характеристик. Приклад: установки нанесення тонких плівок різних матеріалів і полімеризації шарів.
В обладнанні, использующем термічну низькотемпературну плазму основ...
