Динамика плазменных и ионных пучков в ускорителе на основе импульсного вакуумно-дугового разряда тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.08, кандидат физико-математических наук Черных, Алексей Андреевич

• Черных, Алексей Андреевич
• кандидат физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Черных, Алексей Андреевич

Введение.

Глава 1. Вакуумно-дуговой разряд в источниках ускоренных ионов металлов.

1.1. Механизмы ускорения ионов в вакуумно-дуговых разрядах.

1.2. Особенности ускорения ионов в начальной стадии импульсного вакуумно-дугового разряда.

1.3. Характеристики ионного пучка, сепарированного из сильноточного потока плазмы.

Глава 2. Экспериментальная установка и методы диагностики.

2.1. Описание установки.

2.2. Характеристики разряда.

2.3. Зондовые измерения.

2.3.1. Ленгмюровский зонд.

2.3.2. Эмиссионный зонд.

2.3.3. Особенности работы зондов в некомпенсированных ионных пучках.

2.4. Ионный энергоанализатор.

2.4.1. Устройство и основные характеристики.

2.4.2. Основные характеристики детектора частиц.

2.4.3. Калибровка энергоанализатора.

2.5. Выводы к главе 2.

Глава 3. Динамика параметров плазменной струи импульсного вакуумно-дугового разряда.

3.1. Зондовые измерения макроскопических параметров плазмы.

3.2. Измерение энергетических спектров ионов в разряде.

3.2.1. Спектры ионов в разных временных сечениях вакуумно-дугового разряда.

3.2.2. Спектры ионов различных материалов.

3.2.3. Исследование углового распределения энергий ионов.

3.3. Обсуждение результатов.

3.4. Выводы к главе 3.

Глава 4. Пучки ускоренных ионов, сепарированных из плазмы импульсного вакуумно-дугового разряда.

4.1. Зондовые измерения макроскопических параметры ускоренной плазмы.

4.2. Измерение энергетических спектров ускоренных ионов.

4.2.1. Спектры ионов в разных временных сечениях вакуумно-дугового разряда.

4.2.2. Спектры ускоренных ионов в зависимости от различных параметров эксперимента.

4.3. Обсуждение результатов.

4.4. Выводы к главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика плазменных и ионных пучков в ускорителе на основе импульсного вакуумно-дугового разряда»

Актуальность проблемы. Вакуумно-дуговые источники потоков металлической плазмы уже свыше 30 лет являются предметом обширных исследований [1, 2], что обусловлено как фундаментальным характером процесса образования и ускорения плазмы в таких системах, так и их многочисленными технологическим применениями. В частности, плазма вакуумно-дугового разряда применяется в модификации поверхности изделий путем имплантации, создания перспективных космических двигателей [3-5], в ядерных исследованиях [6-8]. Важной характеристикой плазменного потока в вакуумной дуге является энергетический спектр ионной компоненты, определяющий, в частности, реакционные характеристики металлической плазмы при синтезе композитных покрытий; структуру пленок, формируемых на поверхности подложки из углеродной плазмы и т.д. Хорошее соответствие разработанных моделей экспериментальным данным получено для процессов образования и ускорения ионов в стационарных вакуумно-дуговых разрядах. Однако, в последнее время все более широкое применение находят импульсные вакуумно-дуговые источники плазменных потоков, для которых картина формирования пучков ускоренных ионов материала катода еще далека от завершения. В частности, важным вопросом, требующим дополнительного исследования, является наблюдаемое в экспериментах изменение в течение импульса зарядового состава и энергетического спектра ионной компоненты.

Одной из наиболее перспективных и интенсивно развивающихся областей применения импульсных вакуумно-дуговых разрядов является создание на их основе технологических источников ускоренных пучков ионов металлов. Такие источники отличает простота конструкции, надежность, высокая интенсивность и большая апертура выходного ионного пучка, широкие функциональные возможности. Кроме того, сравнение источников ионных пучков, применяемых для модификации материалов, показывает, что энергетические затраты в источниках на основе дуговых разрядов ниже по сравнению, например, с лазерными источниками. Именно высокая эффективность источников на основе дугового разряда обуславливает их преимущественное применение для технологий. Вместе с тем, особенности процесса сепарации и ускорения ионной компоненты с помощью сеточной системы в сильноточных импульсных ионных источниках изучены недостаточно.

В связи с вышеизложенным, представляется актуальным экспериментальное исследование особенностей процессов ускорения ионов как в нейтрализованной катодной струе так и в сепарированном ионной пучке обусловленных нестационарным характером импульсного вакуумно-дугового разряда.

Цель работы: установить основные характеристики процесса ускорения ионов в импульсном вакуумно-дуговом разряде. В частности, предполагается выяснить:

1. Динамику макроскопических параметров (концентрации, электронной температуры и плазменного потенциала) плазменного потока, а также ионных энергетических спектров на разных стадиях разряда и для различных материалов катода;

2. Особенности энергетических спектров ионных пучков, сепарированных из импульсного плазменного потока на различных стадиях разряда

Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые

• Установлен временной ход в течение импульса основных макроскопических характеристик плазменного потока: температуры электронов, потенциала и концентрации плазмы — в импульсном вакуумно-дуговом разряде;

• Получены энергетические спектры ионов катодного плазменного потока на разных стадиях импульсного разряда для набора материалов катода с различными электрофизическим свойствами;

• Найдена угловая зависимость формы энергетических спектров ионов и показаны существенные различия вида спектров и углового распределения макроскопических параметров ионной компоненты (средней энергии и концентрации ионов) на различных стадиях разряда;

• Выполнены прямые измерения энергетических спектров ионного пучка, сепарированного системой сеток из плазмы импульсного вакуумно-дугового разряда, и установлены особенности формы спектров на разных стадиях разряда, при разных значениях ускоряющего напряжения и амплитуды разрядного тока;

• Показано, с помощью зондовых измерений, что в дрейфовом промежутке формируется объемный заряд ионов, который приводит к установлению однородного вдоль промежутка положительного потенциала величиной несколько сотен вольт;

• На основе сопоставления полученных экспериментальных данных с результатами модельных расчетов предложен механизм, с помощью которого наблюдаемые эффекты можно объяснить действием объемного заряда сепарированного ионного пучка.

Содержание диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка цитируемой литературы.

Заключение диссертации по теме «Физика плазмы», Черных, Алексей Андреевич

4.4. Выводы к главе 4

Анализ полученных экспериментальных результатов и данных модельных расчетов позволяет прийти к следующим выводам:

1. Энергетический спектр многокомпонентного пучка ускоренных ионов, сепарированных из пламенной струи импульсного вакуумно-дугового разряда, существенно отличается от ожидаемого в результате электростатического ускорения. Энергия, соответствующая максимуму спектра оказывается ниже «электростатической» величины в/ =2е~иасс, а ширина спектра существенно возрастает по сравнению со спектром в исходном плазменном потоке. При увеличении ускоряющего напряжения это расхождение уменьшается.

2. Измерения зондовыми методиками показали, что при ускоряющем напряжении V асс, превышающем, приблизительно, 1 кВ в дрейфовом промежутке формируется объемный заряд ионов, что приводит к установлению однородного вдоль промежутка положительного потенциала величиной несколько сотен вольт, которое слабо зависит от ускоряющего напряжения.

3. Полученные зависимости ионных энергетических спектров от параметров ионного источника: амплитуды разрядного тока и величины ускоряющего напряжения, - не противоречат предположению о том, что механизм формирования энергетического спектра в дрейфовом промежутке обусловлен действием объемного заряда сепарированного пучка ионов.

4. Результаты модельных расчетов находятся в качественном согласии с экспериментальными данными и подтверждают предположение о том, что наблюдаемый вид энергетического спектра ускоренного ионного пучка можно объяснить действием электрического поля объемного заряда ионов.

Описанные результаты опубликованы в работах автора [109-113].

Заключение

В работе экспериментально исследованы особенности процессов ускорения ионов как в нейтрализованной катодной струе, обусловленные нестационарным характером импульсного вакуумно-дугового разряда. Проведены также прямые измерения энергетического спектра ускоренных ионов, сепарированных из плазменного потока, для разных материалов катода и для различных параметров сепарирующей системы, при этом получены следующие результаты:

1. С помощью зондовых методик проведены оценки электронной и ионной концентрации, температуры электронов и плазменного потенциала в дрейфовом промежутке. Получено, что электронная температура и плазменный потенциал практически не меняются в течении разряда.

2. Проведена оценка диапазона рабочих параметров детектора частиц (микроканальной пластины), используемого в ионном энергоанализаторе. Рассмотрены эффекты насыщения МКП, связанные с особенностями работы пластины, которые могут влиять на результаты измерений. Для учёта этих эффектов построены калибровочные кривые.

3. Для всех исследованных материалов катода с разными электрофизическими характеристиками обнаружено существенное увеличение и направленной энергии, и ширины 'мгновенных' энергетических спектров ионов, измеренных в начальной стадии импульсного вакуумно-дугового разряда, по сравнению со спектрами ионов последующей квазистационарной стадии разряда.

4. Получены следующие особенности распределения ионов по энергиям в начальной стадии разряда: направленные энергии на единицу заряда близки для разных материалов катода; наличие в спектрах "хвостов" высокоэнергетичных ионов до нескольких сотен электрон-вольт приводит к виду распределения, отличному от максвелловского; ионы движутся в пределах небольшого телесного угла относительно оси пучка. Проведён анализ результатов измерений, который показал, что, наряду с механизмом, связанным с повышенной плотностью, плазмы в основании катодной макроструи, наиболее привлекательным механизмом дополнительного ускорения ионов в начальной стадии импульсного разряда является образование самосогласованного электрического поля на фронте плазменного потока.

5. Энергетический спектр многокомпонентного ионного пучка со средним зарядом 2, сепарированного сеточной системой из пламенной струи импульсного вакуумно-дугового разряда и транспортируемого в дрейфовом промежутке, существенно отличается от ожидаемого в результате электростатического ускорения. Энергия, соответствующая максимуму спектра 8токазывается ниже «электростатической» величины -2е1]асс, а ширина спектра существенно возрастает по сравнению со спектром в исходном плазменном потоке, причем регистрируются ионы с энергиями как существенно ниже, так и выше величины е2.

6. С увеличением ускоряющего напряжения Vасс энергия ионов 8Ш приближается к величине е7 = 2е1]асс, так что при Vасс~ 10 кВ максимум энергетического спектра оказывается вблизи этой электростатической величины ( сш ~ е2 ). Наблюдается также уширение спектра с ростом напряжения Vасс.

7. Зондовые измерения показали, что объемный заряд ионов в дрейфовом промежутке формируется при ускоряющем напряжении иасс , превышающем, приблизительно, 1 кВ. Действием нестационарного электрического поля этого заряда можно объяснить наблюдаемый вид ионного энергетичёского спектра и его зависимость от тока разряда и величины ускоряющего напряжения. Отмечается, что этот механизм работает в диапазоне малых ускоряющих напряжений ( иасс< 10 кВ ). Результаты модельных расчетов подтверждают это предположение.

Достоверность результатов диссертационной работы подтверждается систематическим характером исследований, использованием независимых дублирующих экспериментальных методик, сопоставлением и удовлетворительным совпадением результатов экспериментов с результатами теоретического анализа и численного моделирования, а также сравнением полученных результатов с результатами других исследователей.

Большая часть результатов изложена в публикациях автора [104-107, 109-113].

Практическая значимость работы состоит в том, что

1) Полученные данные о динамике энергетических спектров ионов в импульсном вакуумно-дуговом разряде полезны при использовании подобных систем в технологиях, чувствительных к > энергии ионной компоненты (плазмохимический синтез металлосодержащих соединений);

2) Результаты проведенных исследований указывают на существенную роль нестационарных процессов микросекундного масштаба длительности в ускорении ионов для систем на основе импульсного вакуумного разряда, и тем самым вносят вклад в общую картину ускорительных механизмов в плазме таких разрядов.

3) Наблюдаемую в работе структуру спектров ионного пучка, сепарированного из плазмы с помощью сеточной системы, необходимо учитывать при определении требуемых значений дозы и параметров профиля имплантированных ионов в случае применения импульсных сильноточных ионных источниках в диапазоне относительно малых энергий (для технологий модификации поверхностей и ионного легирования). Например, эти данные используются при создании слоев нанокластеров в кристаллических средах для задач сверхбыстрой коммутации оптических сигналов.

Основная часть работы была проведена в соавторстве с научным руководителем, доктором физ.-мат. наук Паперным В.Л. и кандидатом физ.-мат. наук Горбуновым С.П. Личный вклад автора заключается в подготовке экспериментальной установки и диагностического оборудования, участие в проведении экспериментов, обработке и анализе полученных результатов диссертационного исследования, участие в обсуждении и формулировке основных выводов. Соавторы, принимавшие участие в исследованиях по отдельным направлениям, указаны в списке основных публикаций по теме диссертации

Автор искренне признателен своему научному руководителю Паперному Виктору Львовичу за помощь в подготовке и написании диссертации, ценные советы и замечания по интерпретации результатов исследований и подготовке выводов. Благодарит С.П. Горбунова за полезное обсуждение экспериментальной методики и результатов и замечания по подготовке доклада; В.А. Шкляева за помощь по интерпретации модельных результатов исследований

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Черных, Алексей Андреевич, 2010 год

1. Браун Я. Физика и технология источников ионов. -М.: Мир, 1996. -496 с.

2. Handbook of vacuum arc: Science and technology / Ed. by R.L. Boxman , P.J. Martin, and D.M. Sanders. -Park Rige, New Jersey: Noyes Publications, 1995. -742 c.

3. Горшков О.А. ЭРД нового поколения // Авиапанорама. -2003. -№ 2, -С. 38.

4. Luce J.S. Collective acceleration of intense ion beams in vacuum / Luce J.S., Sahlin H.L, Crites T.R. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1973. - №.20. -P. 336-341.

5. Luce J.S. Collective-field acceleration of high-energy ions // In.Proc. Conference on energy storage, compression and switching;. -Torino, Italy. -5 Nov 1974. -P. 345-352.

6. Patent 4128764 United States, 250/398, G21K1/08, H01J3/02. Collective field accelerator / Luce J.S; primary examiner Anderson B.C. A.N. 05/825504; publication date 12.05.1978; Filed date 08.17.1977. -5 p.

7. Tanberg R. On the cathode of an arc drawn in vacuum // Phys. Rev. -1930. -V.35. -pp. 1080-1089.

8. Кесаев И.Г. Катодные процессы электрической дуги / Кесаев И.Г. -М.: Наука. -1968. -240 с.

9. Плютто А.А. Высокоскоростные потоки плазмы вакуумных дуг / А.А. Плютто, В.Н. Рыжков, А.Т. Капин // ЖЭТФ. -1964. -Т.47. -В.8. -С. 497-507.

10. Davis W.D. Analysis of the electrode products Emitted by DC Arcs in a Vacuum Ambient / W.D. Davis, H.C. Miller // J. Appl. Phys. -1969. -V.40. -P. 2212-2221.

11. Miller H.G. Measurements on Particle Fluxes from dc Vacuum Arc Subjected to Artificial Current Zeroes / Miller H.G. // J.Appl. Phys. -1972. -V.43. -№.5. -P. 2175.

12. Miller H.G. Ion flux from the cathode region of a vacuum arc / H.G. Miller, J. Kutzner // IEEE Trans, on Plasma Sci. -1989. -V.17. -№.5. -P. 688-694.

13. Борзенко В.П. О резистивном ускорении ионов в плазменном потоке / В.П. Борзенко, O.JI. Волков, В.И. Красов, И.А. Кринберг, В.Л. Паперный, В.Г. Симонов // ПЖТФ. -1988. -Т.14. -В.5. -С. 435-439.

14. Аксенов И.И. О механизме формирования энергетического спектра ионов плазмы вакуумной дуги / И.И. Аксенов, В.Г. Брень, В.Г. Падалка, В.М. Хороших //ПЖТФ. -1981. -Т. 7. -В.19. -С. 1164-1167 .

15. Aksenov I.I. Angular distribution of ions in a plasma stream of a steady state vacuum arc / I.I. Aksenov and V.M. Khoroshikh // XIIX International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum. -1998. -Eindhoven, Netherlands. -P. 211-214.

16. Smeets R.P.P. Low-Current Behaviour and Current chopping of Vacuum arcs / R.P.P. Smeets //PhD Thesis. -Eindhoven Univ.Technol. -1987. -P. 66-73.

17. Smeets R.P.P. Fluctuations of charged and light emission in vacuum arcs / R.P.P. Smeets, F.J.H. Schulpent // J. Phys. D: Appl. Phys. -1988. -V.21. -P. 301-310.

18. Бугаев А.С. Исследование направленных скоростей ионов в вакуумном дуговом разряде эмиссионными методами / А.С. Бугаев, В.И. Гушенец, А.Г. Николаев, Е.М. Оке, Г.Ю. Юшков // ЖТФ. -2000. -Т.70. -В.9. -С.37-43.

19. Bugaev A.S. Measurement of ion direct velocities of vacuum arc plasmas by current "jump" and "short" methods / A.S. Bugaev, V.I. Gushenets, A.N.

20. Nikolaev, E.M. Oks, G.Y. Yushkov // Proc. XXIV ICPIG. -Warsaw. -1999. -V.2. -P. 209-210.

21. Brown I.G. Vacuum arc ion charge distributions / I.G. Brown , X. Godechot // IEEE, Trans. Plasma Sci. -1991. -V. 19. -P. 713-717.

22. Tsuruta K. Velocities of copper and silver ions generated from an impulse vacuum arc / K. Tsuruta, K. Sekiya, G. Watanabe // IEEE Transactions on plasma science. -1987. -V.25, -№.4. -P.603-608.

23. Любимов Г.А. О механизме ускорения катодных струй пара // Докл. АН СССР. -1975. -Т.225. -№ 5. -С. 1045-1048.

24. Wieckert С. A multicompanent theory of the cathodic plasma jet in vacuum arcs // Contrib. Plasma Phys. -1987. -V.27. -№.5. -P. 309-330.

25. Кринберг И.А. Стационарное расширение токонесущей плазмы в вакуум / И.А. Кринберг, М.П. Луковникова, В.Л. Паперный // ЖЭТФ. -1990. -Т.97. -№3. -С. 806-820.

26. Volkov N.B. The Ionic Composition of the Non-Ideal Plasma Produced by a Metallic Sphere Isothermally Expanding into Vacuum / N.B. Volkov, A.Z. Nemirovsky // J. Phys. D: Appl. Phys. -1991. -V.24. -P. 693 -701.

27. Nemirovskii A.Z. Dynamics of phase transition in the cathode spot of vacuum arc / A.Z. Nemirovskii, E.A. Litvinov // Proc 12th Symp. on High Current Electronics. -Tomsk, Russia. -2000. -P. 60-62.

28. Казьмин Г.С. Электронный диодный ускоритель с большим сечением пучка / Г.С. Казьмин, Н.Н. Коваль, Ю.Е. Крейндель, B.C. Толкачев, П.М. ТТТанин // Приборы и техника эксперимента. -1977. -№4. -С. 19-20.

29. Месяц Г.А. Эктоны в вакуумной дуге // Письма в ЖЭТФ. -1994. -Т.60. -№6. -С.514-517.

30. Месяц Г.А. Эктон лавина электронов из металла // УФН. -1995. -Т. 165. -№6. -С. 601-625.

31. Anders A. Trigger unit for pulsed vacuum arc ion source / A. Anders, S. Anders , I. Brown // Proc. Workshop on Mewa Ion Sources and Aplications. -Beijing, China.-1993.-P. 5-8.

32. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. -М.: Энергоатомиздат, 1987. -464 с.

33. Anders A. High resolution imaging of vacuum arc cathode spots / A. Anders, S. Anders, B. Juttner, H. Luck // IEEE Trans. Plasma Sci. -1996. -V.24. №1. -P. 69-70.

34. Siemroth P. Investigation of cathode spots and plasma formation of vacuum arcs by high speed microscopy and spectroscopy / P. Siemroth, T. Schulke, T.Witke // IEEE Trans. Plasma Sci. -1997. -V.25. -№ 4. .p. 571-579.

35. Вакуумные дуги / Под ред. Дж. Лафферти. -М.: Мир, 1982. -432с.

36. Gidalevich Е. Theory and modeling of the interaction of two parallel supersonic plasma jets / E. Gidalevich, R.L. Boxman, S. Goldsmith // J. Phys. D: Appl. Phys. -1998. -V.31. -№ 3. P. 304-311.

37. Beilis I. Structure and dynamics of high-current arc cathode spots in vacuum / I. Beilis, B.E. Djakov, B. Juttner, H. Pursch// J. Phys. D: Appl. Phys. -1997. -V.30. -№1.P. 119-130.

38. Anders A. Time dependence of vacuum arc parameters / A. Anders, S. Anders, B. Juttner, I.G. Brown // IEEE Trans. Plasma Sci. -1993. V.21. -№ 3. p. 305-311.

39. Juttner B. Nanosecond displacement times of arc cathode spots in vacuum // IEEE Trans. Plasma Sci. -1999. -V.27. -№4. p. 836-844.

40. Alferov D.F. An experimental study of a plasma expansion into vacuum / D.F. Alferov, N.I. Korobova, K.P. Novikova, I.O. Sibiriak // Proc. XlVth International Symposium on Discharge and Electrical Insulation in Vacuum. -Santa Fe, USA. -1990. P. 405-408.

41. Алферов Д.Ф. Развитие сильноточного импульсного электрического разряда в вакууме / Д.Ф. Алферов, Н.И. Коробова, И.О. Сибиряк // Физика плазмы. -1993. -Т.19. -№3. -С. 399-410.

42. Мойжес Б.Я. Эрозия и катодные струи вакуумной дуги / Б.Я. Мойжес, В.А. Немчинский // ЖТФ. -1980. -Т.50. -№1. -С. 78-86.

43. Wieckert С. A multicomponent theory of the cathode plasma jet in vacuum arcs // Contrib. Plasma Phys. -1987. -V.27. -№5. -P. 309-330.

44. Бейлис И.И. Анализ постановки и решение задачи о катодной плазменной струе вакуумной дуги / И.И. Бейлис, М.П. Зекцер, Г.А. Любимов // ЖТФ. -1988. -Т.58. -№10. -С. 1861-1870.

45. Афанасьев В.П. Гидродинамическая модель плазменной струи катодного пятна вакуумной дуги. I. Расчет струи в критическом сечении / В.П. Афанасьев, Г.А. Дюжев, С.М. Школьник // ЖТФ. -1992. -Т.62. №11. С. 80-88.

46. Афанасьев В.П. Гидродинамическая модель плазменной струи катодного пятна вакуумной дуги. II. Расчет катодной струи / В.П. Афанасьев, Г.А. Дюжев, С.М. Школьник//ЖТФ. -1993. -Т.63. -№3. С.34-50.

47. Баренгольц С.А. Механизм генерации ионного потока в вакуумных дугах / С.А. Баренгольц, Г.А. Месяц, Д.Л. Шмелев // ЖЭТФ. -2001. -Т. 120. -№5(11). С. 1227-1236.

48. Болотов А.В. Модель катодного слоя вакуумной дуги при немонотонном распределении потенциала в прикатодной плазме / А.В. Болотов, А.В. Козырев, Ю.Д. Королев // Физика плазмы. -1993. -Т. 19. -№ 5. -С. 709-719.

49. Месяц Г.А. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра, дуга. -М.: Наука, 2000. -424с.

50. Кринберг И.А. Ускорение многокомпонентной плазмы в прикатодной области вакуумной дуги // ЖТФ. -2001. -Т.71. -№11. С. 25-31.

51. Hantzshce Е. A hydrodynamic model of vacuum arc plasmas // IEEE Trans. Plasma Sci. -1992. -V.20. №1. P. 34-41.

52. Puchkarev V.F. Estimating the electron temperature from fluctuations in a vacuum arc plasma: cathode spot operation on a contaminated surface // J. Phys. D: Appl. Phys. -1991. -V.24. №5. P. 685-692.

53. Anders A. Ion charge state distributions of vacuum arc plasmas: The origin of species //Phys. Rev. E. -1997. -V.55. -№1. P. 969-981.

54. Месяц Г.А. Импульсный электрический разряд в вакууме / Г.А. Месяц, Д.И. Проскуровский. -Новосибирск.: Наука, 1984. -256с.

55. Литвинов Е.А. Кинетика катодного факела при взрывной эмиссии электронов // Мощные наносекундные импульсные источники ускоренных электронов / Отв. Ред. Г.А. Месяц. -Новосибирск: Наука, 1974. С. 20-30.

56. Bugaev A.S. Enhanced ion charge states in vacuum arc plasmas using a «current spike» method / A.S. Bugaev, E.M. Oks, G.Yu. Yushkov, A. Anders, I.G. Brown//Rev. Sci. Instrum. -2000. -V.71, -№2. -P. 701-703.

57. Yushkov G. Measurements of directed ion velocity in vacuum arc plasmas by arc current perturbation methods // Proc. 20th ISDEIV. -Xi'an, China. -2000. -P. 260-263.

58. Anders A. Ion flux from vacuum arc cathode spots in the absence and presence of a magnetic field / A. Anders, G.Yu. Yushkov // J. Phys. D: Appl. Phys. -2002. -V.91. -№8. P. 4824-4832.

59. Brown I.G. Vacuum arc ion sources // Rev. Sci. Instrum. -1994. V.65. -№10. P. 3061-3081.

60. Brown I.G. Multiply stripped ion generation in the metal vapor vacuum arc / I.G. Brown, B. Feinberg, J.E. Galvin // J. Appl. Phys. -1988. V.63. P. 4889-4898.

61. Brown I.G. Improved time-of-flight charge state diagnostic / I.G. Brown, J.E. Galvin, R.A. MacGill, R.T. Wright // Rev. Sci. Instrum. -1987. -V.58. P. 1589-1592.

62. Anders A. The Periodic Table of vacuum arc charge state distribution // Phys. Rev. E. -1997. -V.55. -№4. P. 969-981.

63. Anders A. Predicting ion charge states of vacuum arc plasmas / A. Anders, T. Schulke // Proc. XVII Int. Sypm. Discharges and Electrical Insulation Vacuum. Berkeley, USA. -1996. -P. 199-203.

64. Anders A. A periodic table of ion charge state distributions observed in the transition region between vacuum sparks and vacuum arcs // IEEE 19 Int.Symp. on Discharges and Electrical. -2000. -P.66-67.

65. Galvin J. Charge state distribution studies of the metal vapor arc ion source / J. Galvin, I. Brown, R. MacGill // Rev. Sci. Instrum. -1990. -V.61. -P. 583-585.

66. Anders A. Ion Charge State Distributions of Pulsed Vacuum Arcs-Interpretation of Their Temporal Development // IEEE Trans.Plasma Sci. -1998. -V.26. -№1. P. 118-119.

67. Krinberg I. A. Additional ionization of ions in the inter-electrode gap of vacuum arc / I.A. Krinberg, E.A. Zverev // Plasma Sources Science and technology. -2003.-№12.-P. 372-379.

68. Krinberg I.A. The ion charge-current strength relationship in stationary and pulsed vacuum discharges // Tech. Phys. Lett. -2001. -V.27. -№1. -P. 45-48.

69. Anders A. High ion charge states in a high-current, short-pulse, vacuum arc ion source / A. Anders, I.G. Brown, M.R. Dickinson and R.A. MacGill // Rev.Sci.Instrum. -1996. V.67. -№3. P. 1202-1204.

70. Bugaev A.S. Influence of a current jump on vacuum arc parameters / A.S. Bugaev, V.I. Gushenets, A.G. Nikolaev, E.M. Oks, G.Yu. Yushkov // IEEE Trans. Plasma Sci. -1999. -V.27, -P. 882-887.

71. Anders A. Charge-state-resolved ion energy distribution functions of cathodic vacuum arcs: A study involving the plasma potential and biased plasmas / A. Anders, E. Oks// J. Appl. Phys. -2007. -V.101. -1.4. -P. 043304-043304-6.

72. Miller H. C. Cathode ions from microsecond aluminum arcs // J. Appl. Phys. -1989. -V.66. -P. 1107-1112.

73. Anders A. Cathodic Vacuum Arc Plasma of Thallium / A. Anders, G.Yu. Yushkov // IEEE Trans. Plasma Sci. -2007. -V.35. -№2. -P. 516-517.

74. Brown I.G. The physics and technology of ion sources / Ed. by I.G. Brown. -N.Y.: John Wiley & Sons, 1989. -464 p.

75. Brown I.G. Vacuum arc ion sources-a brief historical review / I.G. Brown, E.M. Oks// IEEE Trans, on Plasma Sci. -1997. -V.25. -№6. -P. 1222-1228.

76. Humphries S. Sources of multiply charged ions for heavy ion fusion / S. Humphries, H. Rutkowski // J. Appl. Phys. -1990. -V.67, -№7. -P. 3223-3232.

77. Humphries S. Grid-controlled extraction of pulsed ion beams / S. Humphries, C. Burkhart, S. Coffey, G. Cooper, L.K. Len, M. Savage, D.M. Woodall // J. Appl. Phys. -1986. -V.59. -№6. -P. 1790-1798.

78. Oks E. Further development of low noise vacuum arc ion source / E. Oks, G. Yushkov, I. Litovko, A. Anders, I. Brown // Rev. Sci. Instrum. -2002. -V.73. -№2. -P. 735-737.

79. Шкляев В.А. Сепарация ионов по заряду при транспортировке пучка в плоском зазоре / В.А. Шкляев, С.Я. Беломытцев, В.В. Рыжов // Письма в ЖТФ. -2005. -Т.31. -В.10. -С.64-69.

80. Николаев А.Г. Техническое описание и инструкция по эксплуатации «Mevva-V.RU» / Г.Ю. Юшков, А.В. Кривоносенко. -Томск.: Российская академия наук, институт сильноточной электроники, 2005. -16 с.

81. Хаддлстоун Р. Диагностика плазмы / Р. Хаддлстоун, С. Леонард. -М.: МИР, 1967. -340 с.

82. Давыденко В.И. Экспериментальные методы диагностики плазмы. Часть 1. / В.И. Давыденко, А.А. Иванов, Г. Вайсен. -Новосибирск: НГУ, 1999. -148 с.

83. Козлов О.В. Электрический зонд в плазме. -М.: Атомиздат, 1969. -291с.

84. Bilek М.М. Interactions of the Directed Plasma from a Cathodic Arc with Electrodes and Magnetic Fields / M.M.M. Bilek, D.R. McKenzie, Y.Yin, M.U. Chhowalla, W.I. Milne // IEEE Trans. Plasma Sci. -1996. -V.24. -№5. -P. 1291-1298.

85. Лебедев Ю.А. Введение в зондовую диагностику плазмы пониженного давления -М.: МИФИ, 2003. -56с.

86. Афанасьев В.П. Электростатические анализаторы для пучков заряженных частиц / В.П. Афанасьев, С.П. Явор. -М.: Наука, 1978.

87. Дмитриев В.Д. Микроканальные пластины в экспериментальной физике (обзор) / В.Д. Дмитриев, С.М. Лукьянов, Ю.Э. Пенионжкевич, Д.К. Саттаров // ПТЭ. -1982. -№2, С. 7-18.

88. Грутман А.И. Исследование особенностей работы микроканальных пластин / А.И. Грутман, А.Г. Калинин // М.: Препринт института космических исследований АН СССР. -№464. -1979.

89. Rosen J. Charge-state-resolved ion energy distributions of aluminum vacuum arcs in the absence and presence of a magnetic field / J. Rosen, A. Anders, S. Mraz, J.M. Schneider // J. Appl. Phys. -2005. -V.97. -№10. P. 103306-1-103306-6.

90. Kutzner J. Integrated ion flux emitted from the cathode spot region of a diffuse vacuum arc / J. Kutzner, H. Miller // J. Appl. Phys. -1992. -V.25. P. 686-693.

91. Лунев B.M. Исследование некоторых характеристик плазмы вакуумной металлической дуги / В.М. Лунев, В.Г. Падалка, В.М. Хороших // ЖТФ. -1977. -Т.47, -№7. -р. 1491-1495.

92. Yushkov G.Yu. Ion velocities in vacuum arc plasmas / G.Yu. Yushkov , A. Anders, E.M. Oks, I.G. Brown // J. Appl. Phys. -2000. -V.88. -№10. -P. 5618-5622.

93. Siemroth P. Microscopic high speed investigations of vacuum arc cathode spots / P. Siemroth, T. Schulke, T. Witke // IEEE Trans. Plasma Sci. -1995. -V.23. -1.6. -P. 919-925.

94. Jiittner B. Dynamics of vacuum arc spots at a point cathode / B. Jiittner, B.E. Djakov, T. Schulke, P. Siemroth // Proc. XVIIth ISDEIV. -Berkeley. -1996. -V.l. -P. 123-127.

95. Kimblin C.W. Erosion and ionization in the cathode spot regions of vacuum arcs //J. Appl. Phys. -1973. V.44. -P. 3074-3081.

96. Beilis I. Ion acceleration in vacuum arc cathode plasma jets with large rates of current rise // IEEE Trans. Plasma Sci. -2005. -V.33. -1.5. -P. 1537-1541.

97. Mesyats G.A. Cathode Phenomena in a Vacuum Discharge: The Breakdown, the Spark and the Arc. M.: Nauka. -399 p.

98. Muzukin I.L. Time-resolved investigations of the accelerated electron flow from the cathode region of a vacuum arc // IEEE Trans. Plasma Sci. -2005. -V.33.1.5. -P. 1560-1563.

99. Shmelev D. Model of Collective Acceleration of Ions in Spark Stage of Vacuum Discharge / D. Shmelev, S. Barengolts // Proc. XXIII-rd ISDEIV. -2008. -Bucharest. -P.519.

100. Anders A. Time-Dependence of Ion Charge State Distributions of Vacuum Arcs: An Interpretation Involving Atoms and Charge Exchange Collisions // IEEE Trans. Plasma Sci. -2005. -V.33. -P. 205-209.

101. Paperny V.L. Characteristics of metal ions acceleration in pulsed vacuum arc / V.L. Paperny, S.P. Gorbunov, V.I. Krasov, A.A. Chernih, P.V. Tichonravov // Известия вузов, Физика. -№8, приложение. -2006. -с. 19-21.

102. Paperny V.L. On Abnormal Acceleration of Ions at Initial Stage of a Pulse Vacuum Arc / V.L. Paperny, A.A. Chernih // Proc. of 15-th Intern. Symp. On High Current Electronics. -Tomsk, Russia. -2008. -P. 60-62.

103. Paperny V.L. Ion acceleration at different stages of a pulsed vacuum arc / V.L. Paperny, A.A. Chernih, N.V. Astrakchantsev, N.V. Lebedev // J. Phys. D: Appl. Phys. -2009. -V.42. -P. 155201-155210.

104. Шкляев B.A. О механизме уменьшения шума тока в системах формирования ионного пучка из плазмы вакуумной дуги / В.А. Шкляев,

105. С.Я. Беломытцев, B.B. Рыжов, И.Ю. Турчановский // Письма в ЖТФ. -2003. -Т.29. -В.14. -С.1-7.

106. Паперный В Л. Энергетический спектр многокомпонентного потока ускоренных ионов / B.JI. Паперный, В.А. Шкляев, А.А.Черных // Письма в ЖТФ. -2007. -Т.32. -В.24. -С.26-32.

107. Рарегпу V.L. Influence of a Space Charge on Energy Spectrum of a Multi-Species Accelerated Ion Beam / V.L. Paperny, V.A. Shklyaev, A.A. Chernih // Proc. of 15-th Intern. Symp. On High Current Electronics. -Tomsk, Russia. -2008.-P. 37-41.

108. Паперный B.JI. Влияние объемного заряда на энергетический спектр многокомпонентного ионного пучка / B.JI. Паперный, В.А. Шкляев, A.A. Черных // Физика плазмы. -2009. -Т.35. -№2. -С.202-208.

109. НЗ.Коробкин Ю.В. Формирование энергетического спектра многокомпонентного ионного пучка, движущегося в дрейфовом промежутке / Ю.В. Коробкин, B.JI. Паперный, A.A. Черных // Прикладная физика. -2009. -№ 1. -С.60-65.