Физические процессы в электроимпульсных системах генерации газоплазменных потоков и объемных газовых разрядов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.13, доктор технических наук Масленников, Сергей Павлович

• Масленников, Сергей Павлович
• доктор технических наук
• 2010

Оглавление диссертации доктор технических наук Масленников, Сергей Павлович

Введение.

Глава 1. Динамика импульсных потоков и ускорение микрочастиц в электротермических ускорителях с различной структурой разрядного узла и ствола.

1.1. Ускорение и нагрев микрочастиц порошковых материалов в газоплазменном потоке электротермического ускорителя.

1.1.1. Физические модели динамики ускорения и нагрева микрочастиц газоплазменным потоком.

1.1.2. Анализ динамики ускорения и нагрева микрочастиц в плазменной части потока.

1.1.3. Анализ динамики ускорения и нагрева микрочастиц в области ударно-сжатого газа потока.

1.2. Методы формирования области ударно-сжатого газа для ускорения микрочастиц порошковых материалов.

1.2.1 Формирование области ударно-сжатого газа в электротермическом ускорителе с классической структурой разрядного узла.

1.2.2. Метод пространственно-временного профилирования энерговыделения в разрядном узле электротермического ускорителя для управления процессами формирования потоков и ускорения микрочастиц.

1.2.3. Формирование области ударно-сжатого газа в ускорителе с профилированной геометрией ствола.

1.3. Динамика потоков и микрочастиц в пространстве между срезом ствола и подложкой.

1.4. Особенности динамики ускорения и нагрева сгустка микрочастиц с конечной длиной области инжекции и неоднородным гранулометрическим составом порошкового материала.

Глава 2. Экспериментальные макеты импульсных электротермических ускорителей.

2.1. Структура экспериментальных установок, конструктивное исполнение ускорительных узлов электротермических ускорителей.

2.2. Цепи импульсного электропитания экспериментальных электротермических ускорителей.

2.3. Электрические и энергетические характеристики разрядных узлов экспериментальных электротермических ускорителей.

Глава 3. Экспериментальные исследования процессов формирования газоплазменных импульсных потоков и динамики ускорения микрочастиц в электротермическом ускорителе.

3.1. Структура и кинетические характеристики высокоскоростных импульсных газоплазменных потоков в электротермическом ускорителе.

3.1.1. Экспериментальное оборудование и измерительные методики.

3.1.2. Визуализация структуры газоплазменных потоков электротермического ускорителя.

3.1.3. Исследования динамических характеристик газоплазменных потоков электротермического ускорителя.

3.2. Исследования динамики ускорения микрочастиц в электротермическом ускорителе.

3.2.1. Методики визуализации ускоренных микрочастиц.

3.2.2. Исследования динамики ускорения микрочастиц порошковых материалов.

3.3. Исследования температуры газоплазменных потоков в электротермическом ускорителе.

Глава 4. Исследования электроэрозионных и абляционных процессов в разрядном узле электротермического ускорителя.

4.1. Исследования электроэрозионных процессов в разрядном узле ускорителя.

4.2. Исследования влияния структуры электродной системы разрядных узлов на динамические характеристики потоков.

4.3. Динамика абляционных процессов диэлектрических стенок разрядного промежутка электротермического ускорителя.

4.3.1. Тепловое излучение аргоновой плазмы импульсного газоплазменного потока.

4.3.2. Теплопроводностная модель абляции диэлектрических стенок разрядного промежутка.

4.3.3. Анализ динамики абляционных процессов диэлектрических стенок разрядного промежутка.

4.3.4. Экспериментальные исследования абляционного износа керамических втулок разрядного промежутка.

4.4. Использование микрочастиц теплового барьера для снижения абляционного износа стенок разрядного узла электротермического ускорителя.

Глава 5. Экспериментальные исследования ресурсных характеристик и теплового режима работы разрядных узлов импульсного электротермического ускорителя для адаптации к промышленным условиям эксплуатации.

5.1. Ресурсные испытания разрядных узлов с различными схемами импульсного электропитания.

5.2. Возможности оптимизации геометрических размеров разрядного узла и конфигурации ствола с целью повышения эффективности установки.

5.3. Анализ тепловых процессов в элементах конструкции ускорителя.

Глава 6. Экспериментальные исследования по электротермическому нанесению порошковых покрытий.

6.1. Оценка параметров системы питания электротермического ускорителя и исследование режимов нанесения покрытий.

6.2. Экспериментальное нанесение порошковых покрытий и исследования их свойств.

Глава 7. Определение оптимальных условий и экспериментальное оборудование для генерации низкотемпературной плазмы импульсно-периодического диффузного разряда при атмосферных условиях.

7.1. Анализ режимов генерации газовых диффузных разрядов для эффективной наработки активных продуктов плазмохимических реакций, оценка параметров систем импульсного электропитания.

7.2. Генераторы высоковольтных наносекундных импульсов системы электропитания экспериментальных установок для исследований диффузных разрядов.

7.3. Электродные системы, газоразрядные камеры и измерительное оборудование экспериментальных установок для исследований диффузных разрядов.

Глава 8. Экспериментальные исследования импульсно-периодических диффузных разрядов в электродных системах с резко неоднородным распределением электрических полей.

8.1. Исследования диффузных разрядов в воздушной среде при низком вакууме в условиях резко неоднородного распределения электрических полей.

8.2. Генерация диффузных разрядов в условиях низкого вакуума при воздействии импульсов напряжения с фронтами длительностью менее 10"

8.3. Исследования диффузных разрядов в резко неоднородных электрических полях при давлениях воздуха близких к атмосферному.

Глава 9. Исследование импульсно-периодических диффузных разрядов атмосферного давления в электродных системах с плазменным катодом.

9.1. Анализ распределения электрических полей в электродных системах для возбуждения поверхностного барьерного и диффузного газового разрядов.

9.2. Исследования импульсно-периодических диффузных разрядов и динамики наработки активных продуктов плазмохимических реакций в системе электродов с плазменным катодом при атмосферных условиях.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физические процессы в электроимпульсных системах генерации газоплазменных потоков и объемных газовых разрядов»

Устройства мощной импульсной энергетики и электроники находят широкое применение в научных исследованиях, промышленности и медицине. Одним из таких применений является использование газоразрядной плазмы, генерируемой мощными импульсными разрядами при давлениях близких или равных атмосферному.

В качестве примера можно отметить использование высокоскоростных газоплазменных потоков, формируемых в разрядных узлах импульсных электротермических ускорителей, для ускорения микрочастиц порошковых материалов с целью нанесения высококачественных покрытий на поверхности различных деталей и изделий. По своим потенциальным возможностям нанесение покрытий с помощью электротермических ускорителей обладает рядом принципиальных преимуществ перед традиционными газотермическими методами, реализуемыми в плазмотронах, детонационных и HVOF (High Velocity Oxygen-Fuel) установках [1-23].

Электротермические ускорители позволяют по сравнению аналогами достичь существенно более высоких скоростей микрочастиц; осуществлять независимую регулировку скорости и температуры нагрева микрочастиц; наносить покрытия в контролируемой по составу и давлению среде, в том числе в атмосферных условиях, а также в среде инертных газов. Обладая относительно малыми габаритами, электротермические ускорители допускают широкую перестройку режимов работы и могут относительно просто адаптироваться к технологическим условиям нанесения покрытий, в них используется электрическая энергия, которая экологически чище и безопаснее горючих газов.

Высокие скорости внедрения микрочастиц в подложку, реализуемые в установке, являются одним из наиболее важных факторов влияющих на качество покрытий: покрытия получаются более плотными, твердыми и однородными, имеют более низкую пористость, более высокую адгезию и когезию. В этой связи электротермические ускорители обладают потенциальными возможностями создавать покрытия со значениями адгезии свыше 100 МПа и пористости

- менее 1 %. Высокие скорости микрочастиц позволяют получать высококачественные покрытия при больших углах наклона напыления, а также снижают требования к предварительной обработке подложки, что расширяет диапазон применения такой технологии. Температуры ускоряющих потоков позволяют доводить до плавления практически любой порошковый материал.

Установка может использоваться для нанесения комплексных покрытий, можно создавать "слоеные" или комбинированные покрытия. Установка способна наносить покрытия из мелкодисперсных порошков (1 мкм и менее), которые в последнее время привлекают к себе повышенное внимание. Малые размеры пятен на подложке (1-2 мм), которые способна реализовать установка, позволяют создавать точечные покрытия, весьма актуальные в ряде приложений. Малые размеры ускорительного блока позволяют размещать его в робото-технических устройствах.

Отмеченные преимущества электротермического ускорителя, используемого в качестве установки для нанесения покрытий, дают возможность реализовать с его помощью покрытия с уникальными свойствами, недоступные другим способам.

Первые работы по применению импульсных плазменных ускорителей для нанесения покрытий из порошковых материалов появились в конце 1970-х годов [24-26]. Эти ускорители представляли собой коаксиальные рельсотроны, разрядный промежуток которых образован коаксиальными коническими или цилиндрическими электродами [27-29]. Установки характеризовались весьма большими разрядными токами, достигающими 400-600 кА [30-32], а также обладали низкой электрической эффективностью, что практически исключало их использование в частотном режиме. Появившиеся позднее разработки [33] продемонстрировали принципиальную возможность ускорения и нагрева микрочастиц порошка с помощью импульсных электродинамических и электротермических ускорителей.

Новые результаты в развитии работ по применению электротермических ускорителей для нанесения покрытий из порошковых материалов были получены в начале 1990-х годов [34-46]. Разработанные физические модели электротермического ускорителя позволили провести анализ динамики потоков, а также ускорения и нагрева микрочастиц [47-55]. Был исследован ряд параметров этих ускорителей, проведены эксперименты по нанесению покрытий.

Основным результатом данных работ явилась показанная возможность создания установки, основанной на ускорении микрочастиц в плазменном потоке, формируемом в электротермическом ускорителе. Вместе с тем выявленные недостатки метода ускорения в плазменном потоке, в частности, быстрый неконтролируемый нагрева микрочастиц вплоть до температуры испарения, определили необходимость выбора нового способа ускорения, который должен обеспечивать условия ускорения микрочастиц до высоких скоростей с сохранением контроля их теплового состояния. Подобная задача предполагает решение целого ряда проблем, связанных с исследованием структуры и измерением параметров формируемых потоков, исследованием динамики ускорения микрочастиц в стволе ускорителя и их распространения в пространстве между срезом ствола и подложкой. Решение данных проблем позволит приступить к проработке элементов прототипа промышленного образца установки.

Вместе с тем работа в промышленных условиях накладывает ряд серьезных требований, связанных с необходимостью бесперебойной работы установки в течение заданного цикла технологического процесса, увеличением срока службы её узлов, снижением энергетических затрат при её работе. Эти требования тесно связаны между собой. Так, например, снижение энергопотребления установки при условии сохранения эффективности ускорения микрочастиц порошковых материалов приводит не только к удешевлению её эксплуатации, но и к уменьшению эрозионных, абляционных и тепловых нагрузок на элементы разрядного узла, ускорительного тракта и других элементов конструкции.

Центральным узлом установки, в значительной степени определяющим её работу, является разрядный узел, который может содержать один или несколько разрядных промежутков. Именно здесь посредством импульсного электрического разряда выделяется запасенная в первичных накопителях энергия. В этой связи представляется весьма важным определение таких геометрических конфигураций и размеров элементов разрядных узлов, которые минимизируют последствия мощного импульсно-периодического энерговыделения в их объеме. Кроме этого необходим детальный анализ тепловых процессов в элементах конструкции установки в условиях частотного режима работы.

Следует отметить, что результаты работ, полученные в МИФИ по ускорению микрочастиц в импульсном газоплазменном потоке, были использованы при разработке установки по нанесению покрытий на основе рельсотронного электродинамического ускорителя [56]. Среди работ, посвященных данной проблеме, можно также отметить результаты исследований по ускорению больших масс порошковых материалов (единицы грамм) в импульсных электротермических ускорителях [57].

В качестве еще одной области использования газоразрядной плазмы, генерируемой в мощных импульсных разрядах, можно выделить возможность создания на ее основе эффективных методов стерилизации объектов различного назначения, обеззараживания загрязненной среды, очистки индустриальных выбросов и выхлопных газов и т.д. [58-82].

В настоящее время широкий спектр инструментов и материалов медицинского назначения, изделий микроэлектроники, искусственные экосистемы (космические станции, замкнутые биотехнические системы длительного функционирования) остро нуждаются в надёжных и эффективных методах стерили-зационной обработки и обеззараживания. Как показывают исследования, наиболее перспективной в этом смысле является возможность использования неравновесной низкотемпературной воздушной плазмы при давлениях, близких или равных атмосферному. Это связано с тем, что в отличие от традиционно используемых методов стерилизации (обработка сухим горячим воздухом, перегретым паром высокого давления, химически активными веществами) технологии на основе низкотемпературной воздушной плазмы обладают принципиальными преимуществами.

Особо следует отметить низкую температуру обработки изделий, реализуемые с помощью методов плазменной стерилизации и обеззараживания, что дает возможность обрабатывать различные термочувствительные материалы. Большинство активных продуктов плазмохимических реакций довольно быстро разлагается, практически не оставляя опасных побочных продуктов реакций, в случае же необходимости может быть организована циркуляция активной газовой среды по замкнутому контуру. В отличие от стерилизующих устройств на основе ускорителей заряженных частиц плазменные стерилизационные установки не являются источниками радиационной опасности, не требуют специальных помещений и высококвалифицированного обслуживающего персонала. Их отличает экологическая безопасность, низкое энергопотребление и малая стоимость.

Плазма газового разряда содержит широкий спектр агентов стерилизации: заряженные частицы, высоковозбужденные нейтралы, активные продукты плазмохимических реакций, ультрафиолетовое и, в ряде режимов, рентгеновское излучения. Этим определяется высокая эффективность плазменной стерилизации и малое время, требуемое для обработки изделий.

В последние годы происходит бурное внедрение методов наработки активных продуктов плазмохимических реакций газоразрядной плазмы в различных медицинских приложениях. Недавно возник и прочно вошел в практику термин «плазменная медицина». Изучаются возможности использования газовых разрядов различных типов, таких как тлеющий, барьерный, скользящий, коронный и дуговой разряды [58-72]. Особое место занимают работы, в которых исследуется неравновесная плазма тлеющего разряда атмосферного давления [73-80]. К настоящему времени создан целый ряд плазменных установок, используемых в экспериментах по стерилизации, для генерации озона, с целью обработки промышленных выбросов и т.д. Эксплуатация этих установок подтверждает их высокую эффективность при решении поставленных задач.

Каждому из типов разрядов характерны специфические особенности их зажигания и условия наработки различных плазменных компонент, определяющие, в конечном счете, возможности практического применения. В коронных разрядах активные плазменные процессы локализованы в области горения разряда с малым эффективным объемом, в результате чего скорости наработки плазменных компонент оказываются достаточно низкими для многих приложений. Дуговые разряды обладают большой плотностью энергии и относительно высокими температурами, что может приводить к повреждению обрабатываемых объектов. К недостаткам поверхностных (скользящих) разрядов относятся локализация активных плазменных процессов в тонком приповерхностном слое и относительно высокая поверхностная температура. Основная доля излучения разряда лежит в коротковолновом спектральном диапазоне, в котором эффективность фотодиссоциации молекул в объеме окружающего газа невелика.

Широкое распространение получили установки, использующие объемный барьерный разряд атмосферного давления. Эксперименты показывают, что этот тип разряда чувствителен к качественному составу и влажности газовой среды, поэтому для получения стабильных характеристик зачастую требуется предварительная подготовка газа, а в ряде случаев используются относительно дорогие смеси на основе гелия. Подобные ограничения характерны тлеющему разряду атмосферного давления, для устойчивого зажигания которого необходимо принятие мер для контроля состояния исходной газовой смеси, а также стабилизация параметров системы электропитания.

В этой связи особую актуальность приобретают исследования по генерации низкотемпературной плазмы объемных диффузных разрядов в воздушных атмосферных условиях. При возбуждении разряда на атмосферном воздухе снимается необходимость применения каких-либо средств откачки, что способствует упрощению конструкции установок и снижению их стоимости.

Совместно с РФЯЦ ВНИИЭФ в НИЯУ МИФИ на кафедре «Электротехника» на протяжении последних нескольких лет были развернуты исследования по данной проблеме. Полученные результаты указывают на высокую эффективность наработки агентов стерилизации благодаря объемному характеру плазменных процессов в диффузном разряде. Проведены успешные эксперименты по деструкции плазмой импульсно-периодического диффузного атмосферного разряда органических загрязнителей воздуха, в том числе таких стойких как четыреххлористый углерод и бензол, а также эксперименты по инактивации микробиологических культур.

Для эффективной наработки агентов стерилизации в диффузном разряде требуется оптимизация параметров генератора, таких как амплитуда импульсов напряжения, их длительность, длительность фронтов, частота следования импульсов. Несмотря на многочисленные попытки использования низкотемпературной газоразрядной плазмы для различных технологических целей, обоснованного анализа для выбора параметров системы импульсного электропитания разряда не проводилось. В этой связи представляется весьма актуальным проведение подобного анализа. Для разработки экспериментальных образцов стерилизаторов с целью их практического применения необходимо провести широкий круг исследований, в том числе по созданию систем импульсного электропитания с заданными параметрами, выбору и оптимизации электродных систем, условиям возбуждения импульсно-периодического диффузного разряда, определению его структуры и характеристик.

Цели диссертации.

К основным целям работы относятся теоретические и экспериментальные исследования физических процессов формирования и распространения высокоскоростных газоплазменных потоков в электротермических ускорителях для ускорения микрочастиц порошковых материалов с целью нанесения покрытий на поверхности изделий, а также исследованию процессов генерации низкотемпературной плазмы импульсно-периодического диффузного разряда атмосферного давления для создания эффективной технологии стерилизационной обработки и обеззараживания различных объектов.

Научная новизна:

1. Впервые показано, что ускорение микрочастиц порошковых материалов до высоких скоростей при сохранении жесткого контроля режима их нагрева может быть проведено в области ударно-сжатого газа импульсного газоплазменного потока электротермического ускорителя.

2. Предложены новые способы формирования области ударно-сжатого газа на основе пространственно-временного профилирования ударной волны с использованием мультиразрядных схем разрядного узла электротермического ускорителя, а также с использованием профилированной геометрии ствола.

3. Получены новые данные о влиянии газодинамических процессов за срезом ствола электротермического ускорителя на скорость и температуру микрочастиц. Определены условия оптимизации расстояния от среза ствола до подложки, позволяющие избежать потери скорости микрочастиц и сохранить их тепловое состояние.

4. Впервые проведены расчеты и экспериментальные исследования динамического расслоения сгустка микрочастиц в электротермическом ускорителе, связанного с неоднородным гранулометрическим составом порошкового материала и конечными размерами области инжекции. Определены предельные значения массы навески инжектированного порошкового материала, при превышении которых происходят снижение скорости и деформации фронта ударной волны.

5. Разработаны физические модели процессов абляционного износа диэлектрических стенок разрядного промежутка под действием теплового излучения плазмы разряда в электротермическом ускорителе. Теоретически и экспериментально показано, что аблирующие слои проникают вглубь керамических изоляторов на глубину, не превышающую 1 мкм, а сам износ для рассматриваемых уровней запасенной энергии (~1 кДж) составляет около 1 мг/имп.

6. Впервые показано, что ресурс и энергетическая эффективность электротермического ускорителя могут быть значительно повышены при оптимизации геометрии разрядного узла, наилучшими ресурсными характеристиками обладает двухразрядная схема ускорителя с внешним ключевым элементом. Для снижения абляционного износа диэлектрических втулок предложено использовать эффект теплового барьера, реализуемого путем инжекции в разрядный промежуток порции микрочастиц порошкового материала.

7. На основании физического моделирования плазмохимических процессов выработаны основные требования к параметрам систем импульсного электропитания диффузного разряда в воздушной среде атмосферного давления для эффективной наработки плазменных агентов стерилизации. Предельная величина напряженности электрического поля составляет 40-45 кВ/см при длительности импульсов 30-50 не. Однородность пространственной структуры разряда повышается при воздействии импульсов напряжения с короткими фронтами (¿Ф<Ю-8с).

8. Экспериментально определены условия генерации диффузных разрядов в электродных системах с резко неоднородным распределением электрических полей в диапазоне давлений воздуха от 10 до 760 Topp. Показано, что комбинированная система электропитания разряда на основе источников постоянного и импульсного напряжения способствует увеличению энергии разряда и улучшению равномерности его объемной структуры.

9. Проведены исследования диффузных объемных разрядов в воздухе атмосферного давления при использовании электродных систем с плазменным катодом, в которых синхронно возбуждаются два типа разрядов: диэлектрический барьерный разряд в решетчатом электроде на диэлектрической поверхности и диффузный разряд с объемной структурой. Экспериментально показана высокая эффективность наработки активных продуктов плазмохимических реакций в режиме объемного горения диффузных разрядов.

Практическая ценность.

Полученные в работе результаты позволяют создать на основе импульсного электротермического ускорителя прототип промышленной установки по нанесению покрытий из порошковых материалов, которая по своим потенциальным возможностям обладает существенными преимуществами перед аналогами - установками газотермического напыления. Использование разрядных узлов с мультиразрядной структурой и профилированной геометрией ствола позволяет осуществлять практически независимую регулировку скорости микрочастиц и температуры их нагрева, проводить ускорение микрочастиц с широким диапазоном их размеров и плотностей порошкового материала до высоких значений скоростей. Электротермический ускоритель допускает проведение перестройки режимов его работы и может адаптироваться к различным технологическим и производственным процессам. Все это позволяет создавать условия для напыления покрытий с уникальными характеристиками.

Результаты исследований режимов генерации и характеристик импульсно-периодических диффузных разрядов, возбуждаемых в воздухе при атмосферных условиях, позволяют создать новые технологии стерилизации и обеззараживания с высокой эффективностью и малым временем обработки объектов. Стерилизационные плазменные установки на этой основе обладают высоким потенциалом для их внедрения в медицинских учреждениях, замкнутых биотехнических системах длительного функционирования и т.д. Эффективность плазменных стерилизаторов обусловлена широким спектром агентов стерилизации. Низкотемпературный характер плазмы разряда позволяет стерилизовать термочувствительные материалы, которые широко используются в различных областях науки и техники.

Основные результаты диссертационной работы используются в исследованиях, направленных на разработку, создание и практическое применение импульсных электрофизических установок и их элементов, которые проводятся в ФГУП ВНИИА (г. Москва), ФГУП ГНЦ РФ ТРИНИТИ (г. Троицк), ФГУП ВЭИ (г. Москва). Представленные в работе импульсные электротермические ускорители, а также результаты моделирования динамики газоплазменных потоков и ускорения микрочастиц порошковых материалов в электротермических ускорителях используются при проведении научно-исследовательских работ в РФЯЦ ВНИИЭФ (г. Саров). Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс на факультете «Автоматика и электроника» Национального Исследовательского Ядерного Университета «МИФИ».

Работы, вошедшие в диссертацию, выполнялись в рамках федеральных целевых программ "Интеграция", "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России", аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы". Часть работ была поддержана Российским Фондом Фундаментальных исследований (гранты 99-01-00315, 0101-00533, 03-01-00707, 04-01-08004, 05-01-08111, 06-08-00593), а также Международным Научно-Техническим Центром (проекты 470-96, 3131-06).

На защиту выносится

1. Способ ускорения микрочастиц порошковых материалов областью ударно-сжатого газа, формируемой в головной части импульсного газоплазменного потока в электротермическом ускорителе.

2. Результаты анализа ускорения и нагрева микрочастиц в плазменной и ударно-сжатой областях импульсных потоков в аргоновой и воздушной средах.

3. Результаты физического моделирования динамики потоков и микрочастиц, анализа способов формирования области ударно-сжатого газа.

4. Результаты экспериментальных исследований структуры и характеристик газоплазменных потоков, динамики ускорения микрочастиц в электротермических ускорителях с различной конфигурацией разрядных узлов и геометрией каналов ускорения,

5. Результаты исследований эрозионных и абляционных процессов в разрядных узлах, теплового режима их работы, оптимизации геометрии разрядных узлов для повышения эффективности и ресурса электротермического ускорителя.

6. Результаты физического моделирования динамики компонентного состава газоразрядной плазмы и наработки продуктов плазмохимических процессов диффузного разряда.

7. Результаты экспериментальных исследований процессов генерации и характеристик диффузных разрядов в электродных системах с резко неоднородным распределением электрических полей в условиях низкого вакуума (разреженной газовой среде) и при атмосферном давлении.

8. Результаты исследований импульсно-периодических диффузных разрядов и динамики наработки активных продуктов плазмохимических реакций в электродных системах с плазменным катодом в воздушной среде при атмосферных условиях.

По мнению автора, эти положения можно квалифицировать, как решение крупной научной проблемы, имеющей важное хозяйственное значение, по исследованию физических процессов в электроимпульсных системах генерации газоплазменных потоков и объемных газовых разрядов для технологических применений.

Достоверность научных результатов подтверждается всесторонним анализом теоретических допущений, использованных при создании физических моделей, сравнением результатов моделирования и экспериментальных измерений параметров исследуемых явлений, дублированием измерений посредством использования различных экспериментальных методик, апробацией предложенных методов и методик при решении практических задач.

Апробация работы.

Основные результаты и положения диссертации были представлены на следующих симпозиумах и конференциях:

- 6-th European Symposium on electromagnetic launch technology. Hague, Netherlands, May 1997;

- 9-th Electromagnetic Launch Symposium. Edinburgh, Scotland, UK, May 1998;

- 10-th Electromagnetic Launch Symposium San Francisco, USA, May 2000;

- 11-th International Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Saint Louis, France, May 2002;

- 12th International Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Snowbird, Utah, USA, May 2004;

- 13-th Electromagnetic Launch Symposium EML-06. Potsdam, Germany, May 2006;

- 11-th IEEE International Pulsed Power Conference (PPC-97), Baltimore, Maryland, June 1997;

- 12-th IEEE International Pulsed Power Conference (PPC-99). Monterey, California USA. June 1999;

- 14-th IEEE International Pulsed Power Conference (PPC-2003), Dallas, Texas, USA, June 2003;

- 15-th IEEE International Pulsed Power Conference (PPC-2005), Monterey, California, June 2005;

- 16-th IEEE International Pulsed Power Conference (PPC-2007), Albuquerque, New Mexico, June 2007;

- 1-st Euro-Asian Pulsed Power Conference (EAPPC'06), Chengdu, China, September 2006;

- 26-th IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS99). June 1999 Monterey California USA;

- 6-th International Conference on the Science of Hard Materials (ICSHM-6), Lanzarote, Spain, March 1998;

- 1-st International Symposium on Nonthermal Medical/Biological Treatments Using Electromagnetic Fields and Ionized Gases (ElectroMed99), Norfolk, VA, April 1999;

- XIV научно-техническая конференция «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (ДАТЧИК-2002)», Судак, Украина, Май 2002 г.;

- XV научно-техническая конференция «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (ДАТЧИК-2003)», Судак, Украина, Май 2003 г.;

- XVI научно-техническая конференция «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (ДАТЧИК-2004)», Судак, Украина, Май 2004 г.;

- XIX Международный семинар по ускорителям заряженных частиц, Алушта, Украина, сентябрь 2005г.;

- Международная конференция «Профилактика, диагностика и лечение инфекционных болезней, общих для людей и животных». Ульяновск, Россия, 2006г.;

- Научные конференции МИФИ. Москва, Россия, 1998-2009 г.г. Публикации.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 32 работах, в том числе в 11 статьях в рецензируемых журналах, по тематике работы получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, девяти глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 216 источников.

Заключение диссертации по теме «Электрофизика, электрофизические установки», Масленников, Сергей Павлович

Основные результаты диссертации сводятся к следующему:

1. Детальный анализ динамики потоков и ускорения микрочастиц на основе физических моделей электротермического ускорителя показал, что ускорение микрочастиц порошковых материалов до высоких скоростей при сохранении контроля режима их нагрева может быть проведено в области ударно-сжатого газа (ОУСГ) импульсного газоплазменного потока. Определены параметры ОУСГ, обеспечивающие заданный температурный режим ускорения, при котором скорость микрочастиц на момент их полного проплавления достигает 75-95% по отношению к скорости потока.

2. Предложены новые способы формирования ОУСГ в электротермическом ускорителе, основанные на использовании мультиразрядных схем разрядных узлов и профилированной геометрии стволов. Определены условия формирования ОУСГ с параметрами, позволяющими ускорять микрочастицы с размерами

-з о

5-50 мкм и плотностью их материла до 16-10 кг/м до скоростей 1,5-2 км/с.

3. Проведено исследование процессов ускорения сгустка микрочастиц, локализованного в начальный момент времени в области с конечными размерами вдоль ствола и обладающего неоднородным гранулометрическим составом порошкового материала. Показано, что в процессе ускорения происходит расслоение сгустка, для рассмотренных условий зафиксирован двукратный разброс скоростей микрочастиц. При массе сгустка более 30 мг наблюдаются снижение скорости и деформации фронта ударной волны.

4. Проведены моделирование и экспериментальное исследование абляционных процессов диэлектрических втулок разрядного узла под действием радиационных потоков плазмы импульсного разряда. Для п о п исследованных режимов плотность тепловых потоков достигает 10-10 Вт/см , интегральная масса аблирующего материала изоляторов составляет около 1 мг/имп. Для уменьшения абляционного износа предложено использовать эффект теплового барьера, возникающего при инжекции в область разряда дополнительной порции микрочастиц.

5. Дан анализ газодинамических процессов в пространстве за срезом ствола электротермического ускорителя. Выявлены эффекты, оказывающие определяющее влияние на скорость, температуру микрочастиц и, как результат, качество формируемых покрытий. Установлено, что соответствующий выбор дистанции нанесения позволяет избежать потерь скорости микрочастиц и сохранить их температурное состояние.

6. Созданы экспериментальные образцы электротермических ускорителей, позволяющие проводить целенаправленные исследования процессов формирования потоков и ускорения микрочастиц порошковых материалов. Разработаны методики и проведены эксперименты по визуализации структуры, исследованию характеристик газоплазменных потоков, динамики сгустка микрочастиц. Экспериментально подтверждена возможность перестройки режимов работы ускорителя для реализации различных условий нанесения покрытий.

7. Проведены исследования ресурсных характеристик и теплового режима разрядного узла электротермического ускорителя. Предложены конструктивные и схемотехнические решения для оптимизации параметров установки с целью адаптации к промышленным условиям эксплуатации. Наилучшими ресурсными характеристиками обладает двухразрядная схема ускорителя с внешо ним коммутатором, показавшая стабильную работу до 6-10 импульсов

8. Проведен анализ режимов генерации газовых диффузных разрядов для эффективной наработки активных продуктов плазмохимических реакций. Определены параметры систем импульсного электропитания для зажигания диффузных разрядов с объемной структурой в атмосферных условиях. Оптимальная длительность импульсов напряжения составляет 30-50 не, предельная напряженность поля в межэлектродном промежутке — 40-45 кВ/см.

9. Созданы экспериментальные установки для исследований процессов генерации импульсно-периодических диффузных разрядов в электродных системах различных конфигураций при длине межэлектродных промежутков до

15 см в диапазоне давлений 10—760 Topp. Системы импульсного электропитания построены на основе генераторов наносекундных импульсов, обеспечивающих формирование импульсов напряжения с амплитудой до 120 кВ и частотой повторения до 1 кГц.

10. Проведены исследования импульсно-периодических диффузных разрядов в двухэлектродных системах с резко неоднородным распределением электрических полей. Экспериментально показано, что разряд обладает макро- и микроструктурой, определены факторы, способствующие улучшению однородности разряда. Стабильные условия генерации диффузных разрядов атмосферного давления в промежутках длиной 2-6 см обеспечиваются при амплитудах импульсов напряжения более 100 кВ и длительности фронтов менее 10 не.

11. Проведены исследования диффузных разрядов в воздухе атмосферного давления при использовании электродных систем с плазменным катодом, формируемым с помощью диэлектрического барьерного разряда. Определены условия горения диффузного разряда в объемной фазе в промежутках длиной 0,54 см при амплитудах импульсов напряжения 20-50 кВ и частоте следования до 1 кГц. Показана высокая эффективность наработки активных продуктов плаз-мохимических реакций в режиме объемного горения диффузных разрядов.

Хотелось бы искренне поблагодарить заведующего кафедрой «Электротехника» профессора Э.Я. Школьникова за тесное сотрудничество и создание благоприятных условий для выполнения работ. Выражаю глубокую признательность старшему научному сотруднику A.B. Чеботареву за активное участие в работах по созданию теоретических моделей исследуемых физических процессов. Огромная благодарность сотрудникам РФЯЦ ВНИИЭФ за плодотворное обсуждение результатов экспериментов по генерации импульсных газовых разрядов и оказанную помощь при проведении численного моделирования динамических процессов в электротермическом ускорителе. Благодарю руководство и экспертов ООО «ТСЗП» за содействие в выполнении исследований характеристик порошковых покрытий. Особая благодарность старшему научному сотруднику Е.Д. Вовченко, доценту Е.Г. Крастелеву, профессору А.П. Лотоцкому, ведущему инженеру Г.О. Месхи и другим специалистам, работающим в области мощной импульсной электрофизики, которые оказывали мне всестороннюю помощь в ходе выполнения исследований и принимали участие в многократных обсуждениях полученных результатов. Выражаю искреннюю признательность всем сотрудникам и аспирантам кафедры «Электротехника» НИЯУ МИФИ за их активное содействие и неоценимую поддержку в проведении работ.

Заключение.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Масленников, Сергей Павлович, 2010 год

1. А.Хасуй. Техника напыления. Пер. с яп. М.: "Машиностроение", 1975г., 288с

2. Л.М.Демиденко. Высокоогнеупорные композиционные покрытия. М.: "Металлургия", 1979,216с.

3. В.В.Кудинов. Плазменные покрытия. М.: "Наука". 1977, 184 с.

4. В.И.Костиков, Ю.А.Шестерин. Плазменные покрытия. М.: "Металлургия", 1978, 160 с.

5. В.В.Кудинов, В.М.Иванов. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М.:

6. Машиностроение", 1981, 192с.

7. В.В.Кудинов, П.Ю.Пекшев, В.Е.Белащенко и др. Нанесение покрытий плазмой. М.: "Наука", 1990, 408с.

8. С.С.Бартенев, Ю.П.Федько, А.И.Григоров. Детонационные покрытия в машиностроении. Л. ^'Машиностроение", 1982, 248 с.

9. М.Х.Шоршоров, Ю.А.Харламов. Физико-химические основы детонационно-газового напыления покрытий. М.: "Наука", 1978, 224 с.

10. А.И.Зверев, С.Ю.Шаривкер, Е.А. Астахов. Детонационное напыление покрытий. Л.: "Судостроение", 1979, 232 с.

11. И.А. Глебов, Ф.Т. Рутберг. Мощные генераторы плазмы. М.: "Энергоатом-издат",1985, 153 с.

12. Г. Герман. Плазменное напыление покрытий. В мире науки, №11, 1988, с.64-70.

13. В.Дзюба. Электродуговые и высокочастотные плазмотроны в химико-металлургических процессах. Киев: "Высшая школа", 1991, 169 с.

14. Ю.С.Борисов, Ю.А.Харламов С.Л.Сидоренко, Е.Н.Ардатовская. Газотермические покрытия из порошковых материалов. Киев:"Наукова думка", 1987, 554 с.

15. А.Я.Кулик. Газотермическое напыление композиционных порошков. Л.:"Машиностроение", 1985, 200 с.

16. В.И.Шатунова. Состояние и перспективы развития методов газотермического нанесения износостойких покрытий и оборудование для их реализации. М.: ВНИИ ТЭМП, 1988, 52 с.

17. В.И.Шатунова. Газотермическое нанесение износостойких покрытий на изделия. М.: ВНИИ ТЭМП, 1989, 43 с.

18. В.А.Линник, П.Ю.Пекшев. Газотермическое нанесение покрытий. М.:"Машиностроение", 1990, 4.1, 109 с, ч.2, 94 с.

19. Л.Х.Балдаев. Реновация и упрочнение деталей машин методами газотермического напыления. М.: "КХТ", 2004, 134с.

20. Л.Х.Балдаев, Н.Г.Шестеркин, В.А. Лупанов, А.П.Шатов Особенности процессов высокоскоростного газопламенного напыления. //Технология машиностроения 2005,№3, с.31-34.

21. Л.Х.Балдаев и др. Газотермическое напыление. М.: Маркет ДС. 2007г. с.342

22. П.А.Витязь и др. Теория и практика газопламенного напыления/ Мн.: Наука и техника, 1993. - 295с.

23. Установка для нанесения покрытий пульсирующей плазмой. Патент США №4142089. Публикация 27.02.1979

24. Способ и устройство для нанесения покрытий при помощи разрядных импульсов. Патент Японии 12В15 (В23К) №35168. Публикация 11.11.1970.

25. Б.Р.Лазаренко и др. Ускорение частиц порошка газоразрядной плазмой и взаимодействие их с твердым телом. Электронная обработка материалов, №5, 1973, (53), с.31-33.

26. С.Д. Гришин, Л.В. Лесков, Н.П. Козлов. Плазменные ускорители. М.: "Машиностроение", 1983, 226 с.

27. В.С.Комельков, В.И.Модзолевский. Формирование плазменной струи в воздухе при атмосферном давлении. ИСТФ, т.41, в.5, 1971, с. 963-971.

28. В.М.Астажинский. Исследование динамики плазмообразования. Журнал прикладной спектроскопии, т.ЗЗ, в.4, 1980, с. 629-633.

29. Д.А.Гасин, Б.А.Урюков. Коаксиальный плазменный ускоритель для обработки поверхности. Генераторы низкотемпературной плазмы. Тезисы докладов XI Всесоюзной конференции, Новосибирск, 1989, ч.П, с. 272-273.

30. Д.А. Гасин, Б.А.Урюков. Движение и нагрев частиц в коаксиальном ускорителе. Изв. СО АН СССР, №16, в.З, 1985, с.92-99.

31. Д.А.Гасин, Б.А.Урюков. Определение динамических параметров сверхзвукового плазменного потока на срезе ствола импульсного ускорителя. Изв. СО АН СССР, №18, в.5, 1987, с.43-45.

32. А.Д.Лебедев, Б.А.Урюков. "Импульсные ускорители плазмы высокого давления", АН СССР. Сибирское отделение. Институт теплофизики, Новосибирск 1990г.

33. E.Ya.Shcolnikov, A.V.Chebotarev et al. Acceleration of Powder Materials in an Electrothermal Launcher, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 31, Yan. 1995, pp. 758-763.

34. D.Davis, J.Bacon, R.Sledge et al. Multi-shot power supply using capacitors for an electromagnetic powder deposition (EPD) gun. Digest of technical papers of 11th IEEE International Pulsed Power Conference, Baltimore, Maryland, 1997, p. 11601165.

35. J.Bacon, D.Davis, J.Uglum et al. The diagnostic history of a new electromagnetic powder deposition system, United Thermal Spray Conference, September 1997.

36. G.Appelbaum, R.Alimil, S.Wald et al. Hard coating of metals and ceramics with a new electro-thermal-chemical gun technology. Proceeding of 6-th International Conference on the Science of Hard Materials (ICSHM6), Lanzarote, Spain, 1998, p.91.

37. W. Morrison, G. Wren, W. Oberle. Internal Ballistic Process in ETC Guns. Proceeding of the 13 Int. Symp. on Ballistics, Stockholm, 1992.

38. R.S. Zowarka, J.R. Uglum et al. Electromagnetic powder deposition experiments. Proceeding of 9-th Electromagnetic Launcher Symposium (EML-98),1998.

39. Th.H.G.G. Weise et al. Electrothermal Accelerators. A brief overview on the work performed within the trilateral European Electric Gun Program. Proceedings of 5th European symposium on Electromagnetic launch technology, April 1995, p.293-301.

40. S.R.Fuller, D. Hewkin Experimental ET research conducted at DRA and RO between 91/94. Proceedings of 5th European symposium on Electromagnetic launch technology, April 1995, p.303-310.

41. Ph.G.Rudberg et al. Comparative Analysis of Characteristics of electric discharge launcher in term of work of Hydrogen and Nitrogen. Proceedings of 5th European symposium on Electromagnetic launch technology, April 1995, p.311-317.

42. Th.H.G.G. Weise et al. Preoptimization of large calibre plasmabunchers with a full scale experimental simumator. Proceedings of 5th European symposium on Electromagnetic launch technology, April 1995, p.319-329.

43. K.Daree, D. Hensel, K. Zimmermann. Plasma-fluid interaction and arc resistance in electrothermal launchers. IEEE Transaction on Magnetics, vol.33, №1, January 1997, p289-294.

44. Th.H.G.G.Weise et al. Setup and performance of 105mm electrothermal gun. Transaction on Magnetics, vol.33, №1, January 1997, p.345-349.

45. F.V.Zagorsky. Optimal energy and mass input into an electro-thermal launcher. Transaction on Magnetics, vol.33, №1, January 1997, p.362-367.

46. D.Zoler et al. Analyses of powder particle acceleration and heating processes in a discharge capillary-ablative pipe device. Plasma Sources Science Technology, №56 1996 p. 588-601.

47. Th.H.G.G.Weise, B.Schmidt. LIBOKA, a quasi 2 dimensional code developed for ET Gun performance modeling. Proceedings of 5th European symposium on Electromagnetic launch technology, April 1995, p.423-433.

48. K.Gruber. Two-dimentional modelling of electrical arcs for use in electrothermal launcher. Proceedings of 5th European symposium on Electromagnetic launch technology, April 1995, p.475-480.

49. F.Caillau et al. Modélisation of interior ballistics of an Electrothermal launcher. Proceedings of 5th European symposium on Electromagnetic launch technology, April 1995, p.685-691.

50. E.Jacob et al. Electrothermal launcher modeling in CEA. Proceedings of 5th European symposium on Electromagnetic launch technology, April 1995, p.709-718.

51. A.M.Voronov, Th.H.G.G.Weise. Method of analysis of propelling gas in electrothermal launcher. Proceedings of 6th European Symposium on Electromagnetic Launch Technology,Hague, 25-28 May, 1997, p.408-413.

52. K.Gruber, U.H.Bauder. Numerical simulation of electrothermal accelerators. Proceedings of 6th European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Hague, May, 1997, p.430-434.

53. Y.Jordan et al. Numerical modeling of the internal ballistics of an electrothermal launcher. Proceedings of 6th European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Hague, May, 1997, p.230-236.

54. R.C.Zowarka, J.R.Uglum et al. Electromagnetic Powder Deposition Experiments. IEEE Transactions on Magnetics, v.35, №1, Jan. 1999, pp.268-274

55. United States Patent 6,124,563. September, 26 2000 «Pulsed electrothermal powder spray»

56. M.Laroussi, I.Alexeff and Weng L Kang. Biological decontamination by nonthermal plasmas. IEEE Transactions on Plasma Science. Vol. 28, Nol, February 2000, pp. 184-188.

57. A.Pokryvailo, Y.Yankelevich, M.Wolf et al. A lkW Pulsed Corona System for Pollution Control Applications. Proceedings of 14th IEEE International Pulsed Power Conference, Dallas, Texas, 2003, pp.225-228.

58. A.E.Dubinov, E.M.Lazarenko and V.D.Selemir. Effect of glow discharge air plasma on grain crops seed. IEEE Transactions on Plasma Science. Vol. 28, Nol, February 2000, pp. 180-183.

59. Birmingham J. and Hammerstrom. Bacterial decontamination using ambient pressure nonthermal discharges. IEEE Transactions on Plasma Science. Vol. 28, Nol, February 2000, pp. 51-55.

60. Xu Lei, Zhang Rui, Liu Peng, Ding Li-Li and Zhan Ru-Juan. Sterilization of E-coli bacterium with an atmospheric pressure surface barrier discharge. Chinese Physics Vol.13, №6, June 2004, p.917-922.

61. Rui Zhang, Ru-Juan Zhan, Xiao-Hui Wen and Lei Wang. Investigation of the characteristic of atmospheric pressure surface barrier discharges. Plasma Sourses Sci. Technol. 12 (2003) 590-596.

62. E.J.M. van Heesch, A.J.M.Pemen et. al. A fast pulsed power source applied to treatment of conducting liquids and air. IEEE Transaction on Plasma Science Vol. 28, №1, February 2000, pp. 137-142.

63. K.Schoenbach et al. The effect of pulsed electrical fields on biological cells. Proceedings of 11th IEEE International Pulsed Power Conference, Baltimore, Maryland, 1997, p.73-78.

64. V.M.Bystrutskii, T.K.Wood et al. Pulsed power for advanced waste water remediation. Proceedings of 11th IEEE International Pulsed Power Conference, Baltimore, Maryland, 1997, p.79-84.

65. R.Korzekwa, L.Rosocha and Z.Falkenstein. Experimental results comparing pulsed corona and dielectric barrier discharges for pollution control. Proceedings of 11th IEEE International Pulsed Power Conference, Baltimore, Maryland, 1997, p.97-102.

66. EJ.M. van Heesch, H.W.M.SmuIders et al. Pulsed corona for gas and water treatment. Proceedings of 11th IEEE International Pulsed Power Conference, Baltimore, Maryland, 1997, p. 103-108.

67. L.A.Rosocha. Non-thermal plasma (NTP) applications to the environment: gaseous electronics and power conditioning. Proceedings of 14th IEEE International Pulsed Power Conference. Dallas, Texas USA, June 2003. p.215-220.

68. E.E.Kunhardt. Generation of large-volume, atmospheric-pressure, nonequilibrium plasmas. IEEE Transactions on Plasma Science. Vol. 28, Nol, February 2000, pp. 189-199.

69. M. Laroussi. Nonthermal Decontamination of Biological Media by Atmospheric-Pressure Plasmas. Review, Analysis and Prospects. IEEE Trans, on Plasma Science, V. 30. №4, 2002, p.1409-1415

70. A.Schutze, J.Jeong, S.Babayan et al. The atmospheric-Pressure Plasma Jet: A Review and Comparison to Other Plasma Sources. IEEE Transaction on Plasma Science. Vol.26, №6, December 1998, p.1685-1693.

71. M.Laroussi. Sterilization of contaminated matter with an atmospheric pressure plasma. IEEE Transactions on Plasma Science. Vol. 24, No3, June 1996, pp. 1188-1191.

72. M.Laroussi, F.Leipold. Evaluation of the roles of reactive species, heat and UV radiation in the inactivation of bacterial cells by air plasmas at atmospheric pressure. Int. Journal of Mass Spectrometry 233 (2004) 81-86.

73. M.Laroussi, X.Lu, C.Malott. A non equilibrium diffuse discharge in atmospheric pressure air. Plasma Sourses Sci. Technol. 12 (2003) 53-56.

74. M.Laroussi and X.Lu. Room Temperature Atmospheric Pressure Plasma Plume for Biomedical Applications, Applied Physics Letters, Vol. 87, 2005.

75. N.M.Efremov, B.Yu.Adamiak et al. Action of a self-sustained glow discharge in atmospheric pressure air on biological objects. IEEE Transactions on Plasma Science. Vol. 28, Nol, February 2000, pp. 238-241.

76. Th.C.Montie, K.Kelly-Wintenberg, Y.R.Roth. An Overview of research using the One Atmosphere Uniform Glow Discharge Plasma (OAUGDP) for sterilization of surfaces and materials. IEEE Transactions on Plasma Science Vol. 28,Nol, February 2000, pp. 41-50.

77. J.R.Roth, D.M.Sherman, R.B.Gadri et al. A remote exposure reactor (RER) for plasma processing and sterilization by plasma active species at one atmosphere. IEEE Transactions on Plasma Science. Vol. 28, Nol, February 2000, pp. 56-63.

78. S.Kanazawa, M.Kogoma, T.Moruwaki and S.Okazaki. Stable glow plasma at atmospheric pressure. J.Phys.D.: Appl. Phys. 21 (1988) 838-840.

79. D.Wang, K.Fujiya et al. Diesel exhaust control using a magnetic pulse compressor. Proceedings of 14-th IEEE International Pulsed Power Conference. Dallas Texas USA. June 15-18, 2003, 1270-1273

80. S.Seethamsetty, S.K.Dhali. A wet plasma scrubber for use in industrial pollution control. Proceedings of 13-th IEEE International Pulsed Power Conference. Las Vegas, Nevada 2001. June 17-22, 1818-1821

81. E.Ya.Shcolnikov et al. High efficiency electrothermal accelerator. IEEE Transaction on Magnetics, v.31, №1, 1995, p.p. 447-451

82. E.Ya.Shcolnikov, S.P.Maslennikov et al. Electrothermal acceleration of microparticles. Proceedings of 6 European Symposium on electromagnetic launch technology. Hague, 1997, p. 261-268.

83. С.П.Масленников, А.В.Чеботарев, Э.Я.Школьников. Динамика газоплазменных потоков, ускорения и нагрева микрочастиц в импульсном электротермическом ускорителе. Инженерная физика, №2, 2007, стр.26-31

84. S.A.Vasiljevsky, I.A.Sokolova. Non-ideal and ideal property of multycomponent plasma of air, Non-equilibrium processes in gases and low temperature plasma. International school seminar. Minsk, 1992.

85. Р.Бусройд. Течение газа со взвешенными частицами, М.: Мир, 1975, 374с.

86. Б.Т.Емцов. Техническая гидродинамика, М., Машиностроение, 1987, 440с.

87. М.Е.Дейч, А.Е.Зарянкин. Гидрогазодинамика, М., Энергоатомиздат, 1984, 384с.

88. Л.Е.Стернин, Б.Н.Маслов, А.А.Шрайбер, А.М.Подвысоцкий. Двухфазные моно- и полидисперсные течения газа с частицами. М., 1980. 172 с.

89. С.Браун. Элементарные процессы газового разряда. Под ред. Франк-Каменецкого Д.А., М., Атомиздат, 1961.

90. Н.А Капцов. Электрические явления в газах и вакууме. Изд. 2-е. М. Гостех-издат. 1952.

91. В.Л.Грановский Электрический ток в газе. М. Гостехиздат, 1952.

92. Г.Френсис. Ионизационные явления в газах. Под ред. Настюхи А.И. и Семашко H.H. М. Атомиздат, 1964.

93. Ю.П.Райзер. Основы современной физики газоразрядных процессов. М., Наука, 1980.

94. А.М.Ховатсон. Введение в теорию газового разряда. М., Атомиздат, 1980.

95. Б.М.Смирнов. Ионы и возбужденные атомы в плазме. М., Атомиздат, 1974.

96. И.Мак-Даниель. Процессы столкновений в ионизованных газах. Под ред. Арцимовича Л.А. М., Мир, 1967.

97. C.R.Wilke. Chemical Engineering Progress. 1950, vol.46, №2, pp.95-104.

98. Ю.П.Райзер. Физика газового разряда. М., Наука, 1987.

99. А.Мак-Доналд. Сверхвысокочастотный пробой в газах. Под ред. Рабиновича М.С. М., Мир, 1968.

100. Г.Н.Абрамович. Прикладная газовая динамика. М: Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», 1976, 888с.

101. Я.Б.Зельдович, Ю.П.Райзер. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М:"Наука", 1966г., 686 с.

102. Я.Б.Зельдович. Теория ударных волн и введение в газодинамику. Изд-во АН СССР, 1946. с. 186.

103. Е.В.Ступоченко, И.П.Стаханов и др. Сб. Физическая газодинамика. Изд-во АН СССР, 1959

104. Е.Ya.Shkolnikov, S.P.Maslennikov et al. High velocity flow generation and microparticles acceleration by means of high current pulse discharge. Proceedings of 11th IEEE International Pulsed Power Conference, Baltimore, Maryland, 1997, p.l 162-1167.

105. E.Ya.Shcolnikov, A.V.Chebotarev, S.P.Maslennikov et al. Flow dynamics and microparticles acceleration in the electrothermal launcher. IEEE Transactions on Magnetics, v.35, №1, Jan. 1999, p.240-244.

106. М.Ю.Гузеев, С.П.Масленников, А.В.Чеботарев, Э.Я.Школьников. Ускорение микрочастиц в электротермическом ускорителе с мультиразрядной схемой разрядного узла. ПТЭ, №6, 2000г., с. 130-135.

107. M.Y.Guzeev, S.P.Maslennikov, E.Ya.Shcolnikov et al. Acceleration of Microparticles in Electrothermal Launcher with Multigap Scheme of Discharge Unit. IEEE Transactions on Magnetics, January 2001, vol.37, №1, 2001, p. 188193.

108. E.Ya.Shcolnikov, S.P.Maslennikov et al. Flow Dynamics in Pulse Electrothermal Launcher with Multigap Scheme of Discharge Unit. Proceedings of 12th IEEE International Pulsed Power Conference. Monterey, California USA. June 27-30, 1999, p.688-691.

109. С.П.Масленников, Э.Я.Школьников. Патент РФ «Устройство для электроимпульсного нанесения покрытий» №2216411, зарег. 20.11.2003г., Бюл. №32

110. E.Ya.Shcolnikov, S.P.Maslennikov, N.N.Netchaev et al. Electrothermal Technology of Coating. IEEE Transactions on Magnetics, vol.39, №1, January 2003, p.314-318.

111. С.М.Бахрах, Ю.П.Глаголева, М.С.Самигулин и др. Расчет газодинамических течений на основе метода концентраций. Докл. АН СССР, 1981,т.257, №3, с.566-569.

112. С.М.Бахрах, В.Ф.Спиридонов, А.А.Шанин. Метод расчета газодинамических течений неоднородной среды в лагранжево-эйлеровых переменных. Докл. АН СССР, 1984,т.276, №4, с.829-833.

113. Б.Э.Фридман, Ф.Г.Рутберг. Проводники и контакты в электрических цепях мегаамперных токов. ПТЭ, 2001, №2, с.70-78

114. Ф.Фрюнгель. Импульсная техника. Генерирование и применение разрядов конденсаторов. М:"Энергоатомиздат", 1965,488с.

115. Г.А.Месяц. Генерирование мощных наносекундных импульсов. М:"Сов. радио", 1974, с.ЗОЗ.

116. А.С.Ельчанинов, Г.А. Месяц. Трансформаторные схемы питания мощных наносекундных импульсных генераторов. В кн.: "Физика и техника мощных импульсных систем" под. ред. Велихова Е.П., М: Энергоатомиздат, 1986г., с.179-188.

117. Г.А.Воробьев, Г.А. Месяц. Техника формирования высоковольтных наносекундных импульсов. М: Госатомиздат, 1963, с. 153.

118. С.С.Вдовин. Проектирование импульсных трансформаторов. 2 изд.,Л: Энер-гоатомиздат,1991, 207с.

119. Г.Э.Фиш "Магнито-мягкие материалы". ТИИЭР, т.78, №6, июнь 1990г., с.с.60-86.

120. Н.Б.Балбашова. Миниатюрные импульсные трансформаторы на феррито-вых сердечниках. М: Энергия, 1976, 120с.

121. К.А.Пискарев, H.H. Шольц. Ферриты для радиочастот. М: Энергия, 1966, с.258.

122. Д.Ф.Алферов, В.П. Иванов, В.А. Сидоров, В.В. Федоров. Новое поколение сильноточных вакуумных управляемых разрядников. Прикладная физика, №4, с.41-48, 2001.

123. Д.Ф.Алферов, В.П.Иванов, В.А.Сидоров Сильноточные вакуумные коммутирующие устройства для мощных накопителей энергии. ПТЭ. 1998, №5, с.83-90

124. D.F.Alferov, V.P.Ivanov, V.A.Sidorov. High-current vacuum switching devices for power energy storages. IEEE Transactions on Magnetics. 1999, v.35, №1, p.323-327.

125. Диагностика плазмы. Под. ред. Р.Хаддлстоуна и С.Леонарда. М:"Мир", 1967г., 516с.

126. В.Ф.Климкин, А.Н.Папырин, Р.И.Солоухин. Оптические методы регистрации быстропротекающих процессов. Новосибирск: "Наука", 1980г., 207с.

127. А.Н.Зайдель, Г.В. Островская. Лазерные методы исследования плазмы. -Ленинград: "Наука", 1977г., 221с.

128. Диагностика плотной плазмы. Под. ред. Н.Г. Басова. М:"Наука", 1989г., 368с.

129. M.Sadowski, S.Ugnievski. Plasma refraction measurements by means of a laser differential interferometer. Journal of Technical Physics, 17, 4, 365-377, 1976.

130. Г.И.Апонин и др. Рассеяние света в диагностике газовых потоков и низкотемпературной плазмы. В кн. Диагностика плазмы. М: "Энергоатомиздат", 1989 вып.7, с.111.

131. Л.Н.Пятницкий. Лазерная диагностика плазмы. М: "Атомиздат", 1976, с.424.

132. Методы исследования плазмы. Под ред. Лохте-Хольтгревена. М: "Мир", 1971, с.552

133. Е.Д.Вовченко, А.С. Савелов. Мощный импульсный ультрафиолетовый лазер, возбуждаемый сильноточным поперечным разрядом в азоте при атмосферном давлении. В сб. ст.: Мощные физико-энергетические системы. М:"Энергоатомиздат", 1988г. с.57-63

134. Г.Грим. Спектроскопия плазмы. М. "Атомиздат", 1969г., 452с.

135. V.Bakshi, R.Kearney. An investigation of local thermodynamic equilibrium in an argon plasma jet at atmospheric pressure. J.Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer., vol.41, №5, February 1989, p.369-376.

136. V.Bakshi, B.Barett and al. Spectroscopic Diagnostic of Railgun Plasma Armatures, IEEE Transaction on Magnetics, vol.29, No.l, January 1993, pp.1097-1101.

137. O.E.Hankins, M.A. Bourham, J. Earnhart and J.G. Gilligan. Visible Light Emission Measurements From a Dense Electrothermal Launcher Plasma, IEEE Transaction on Magnetics, vol.29, No.l, January 1993, pp. 1158-1161.

138. T.Sueda et al. Characterization of capillary plasmas with different diameter. Proceedings of 11th IEEE International Pulsed Power Conference, Baltimore, Maryland, 1997, p.l 150-1155.

139. L.Msika, P.Noiret, L.Veron. Temperature and electron density measurements by emission spectroscopy from a dense electrothermal launcher plasma.

140. Proceedings of 5th European symposium on Electromagnetic launch technology, April 1995, p.645-656.

141. K.Gruber et al. Temperature measurements in electrothermal launchers. Proceedings of 5th European symposium on Electromagnetic launch technology, April 1995, p.665-672.

142. И.Г.Кесаев. Катодные процессы электрической дуги. М., Наука, 1968.

143. П.Н.Дашук, С.Л.Зайенц, В.С.Комельков и др. Техника больших импульсных токов и магнитных полей. М., Атомиздат, 1970.

144. И.А.Глебов, Ф.Г.Рутберг. Мощные генераторы плазмы. М., Энергоатомиз-дат, 1985.

145. М.Ф.Жуков, Г.А.Дюжев, В.И.Хвесюк и др. Приэлектродные процессы в дуговых разрядах. Новосибирск, Наука, 1982.

146. А.Энгель. Ионизованные газы. Под ред. М.С. Иоффе. Государственное издательство физико-математической литературы. Москва, 1959.

147. M.Rott. The Small Caliber Electrothermal Accelerator. IEEE Transaction on Magnetics, 1993, v.29, №1, pp.597-602.

148. С.П.Масленников, Л.А.Суханова, Э.Я.Школьников. Исследование электроэрозионных процессов в разрядном узле электротермической установки по нанесению покрытий. Инженерная физика, №1, 2005 г, с.20-24

149. С.П.Масленников, Л.А.Суханова, Э.Я.Школьников. Электроэрозионные процессы в электротермической установке по нанесению покрытий из порошковых материалов. Научная сессия МИФИ-2003. Сб. научных трудов в 14т., т.8, М: МИФИ, 2003г., с.54-55.

150. E.Ya.Shcolnikov, S.P.Maslennikov, L.A.Sukhanova, D.Yu.Shatilov. Research directed for development of coating electrothermal technology. Proceedings of 15-th IEEE International Pulsed Power Conference. Dallas Texas USA. June 2005, p.226-229

151. E.Ya.Shcolnikov, S.P.Maslennikov, N.N.Netchaev. Development of works on electrothermal technology of coating. Proceedings of 1-st EAPPC, China, 2006 p.121-126.

152. С.П.Масленников, А.В.Чеботарев, Э.Я.Школьников. Тепловое изучение плазмы в разрядном промежутке импульсного электротермического ускорителя. Инженерная физика, №3, 2009, стр. 19-22.

153. С.П.Масленников, Л.А.Суханова, Э.Я.Школьников. Абляционные процессы в разрядном узле электротермического ускорителя. Научная сессия МИФИ-2004. Сб. научных трудов в 14т., т.8, М: МИФИ, 2004г, с. 18-19.

154. С.П.Масленников, Л.А.Суханова, А.В.Чеботарев, Э.Я.Школьников. Изобарическая модель импульсных потоков в электротермическом ускорителе с рабочим газом — аргоном. Научная сессия МИФИ-2005. Сб. научных трудов в 15т., т.8, М: МИФИ, 2005г., с.51-52.

155. Арсенин В.Я. Методы математической физики и специальные функции. М., Наука, 1984.

156. M.J.Taylor. Measurement of the Properties of Plasma from ETC Capillary Plasma Generators. IEEE Transactions on Magnetics, vol.37, Jan. 2001. p. 194198

157. M.A.Bourham, O.E.Hankins et al. Comparative Study of Component Erosion for Electromagnetic and Electrothermal Launchers. IEEE Transactions on Magnetics, vol.29, Jan. 1993.

158. Э.И. Асиновский, A.B. Кириллин. Положительный столб стабилизированной электрической дуги. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Под ред. В.Е. Фортова. T.II. М. Наука, 2000.С.93-107.

159. А.В.Демин, С.П.Масленников, А.А.Цымбал и др. Влияние микрочастиц теплового барьера на износ стенок разрядного узла электротермического ускорителя. Научная сессия МИФИ-2008. Сб. научных трудов в 15т., т.5, М: МИФИ, 2008г., с.128-129.

160. С.П.Масленников, Л.А.Суханова, Э.Я.Школьников. Ресурсные испытания экспериментальных макетов установки по нанесению покрытий из порошковых материалов. Научная сессия МИФИ-2005. Сб. научных трудов в 15т., т.8, М: МИФИ, 2005г., с.53-54

161. С.П.Масленников, Л.А.Суханова, Д.Ю.Шатилов, Э.Я.Школьников. Оптимизация геометрических параметров разрядного промежутка электротермического ускорителя микрочастиц. Научная сессия МИФИ-2006. Сб. научных трудов в 16т., т.8, М: МИФИ, 2006г., с.53-54.

162. Э.И.Асиновский, А.В.Кириллин, В.Л.Низовский. Стабилизированные электрические дуги и их применение в теплофизическом эксперименте. М., Наука, 1992. с.257.

163. В.Финкельнбург, Г.Меккер. Электрические дуги и термическая плазма. М., ИЛ, 1961. с.370.

164. С.П.Масленников, Д.Ю.Шатилов, Э.Я.Школьников. Динамика нагрева элементов конструкции импульсного электротермического ускорителя микрочастиц. Научная сессия МИФИ-2007. Сб. научных трудов в 17т., т.8, М: МИФИ, 2007г., с. 166-167

165. И.М.Пилат, З.К.Хомицкая. Методика расчета коэффициентов теплообмена для оптимизации термоэлектрических охладителей. Инженерно-физический журнал, т.69, №4, 2003.

166. В.Е.Волосенков, И.Л.Куприянов. Порошки для газотермических покрытий: Состав. Свойства. Применение. Мн.: Выш.шк., 1987. - 27с.

167. С.Н.Гайдук, М.Ю.Гузеев, С.П.Масленников, Э.Я.Школьников. Установки для нанесения покрытий на основе импульсного электротермического ускорителя. Научная сессия МИФИ-2001. Сб. научных трудов в 14 томах., Т.9, М: МИФИ, 2001, с.30-31.

168. Л.П.Бабич, Ю.Г.Кудрявцев, О.Н.Петрушин и др. Устройство для генерации озона и дезактивации дымных газов на основе электрического разряда, развивающегося в режиме убегающих электронов. ПТЭ, 2002,№1,с.125-128.

169. И.А.Солошенко, В.В.Циолко и др. Применение тлеющего разряда низкого давления для стерилизации медицинских изделий. Физика плазмы, том 26, № 9, 2000г. с. 845-853.

170. И.А. Солошенко, В.В. Циолко, С.С. Погуляй и др. Компонентный состав активных частиц в объёмном барьерном разряде на сухом воздухе. Прикладная физика № 4, 2006, с. 18-27.

171. S.U.Kalghait, G.Fridman, M.Cooper et al. Mechanism of Blood Coagulation by Nonthermal Atmospheric Pressure Dielectric Barrier Discharge Plasmas. IEEE Transactions on Plasma Science. 2007. vol. 35, №5. p. 1559 1566.

172. G.Fridman, A.Shereshevsky, M.Jost et al. Floating electrode dielectric barrier discharge plasma in air promoting apoptotic behavior in melanoma skin cancercell lines. Plasma Chemistry and Plasma Processes, vol. 27, №2, 2008, p.163-176

173. H.Ayan, A.F.Gutsol, V.N.Vasilets et al. Nanosecond-Pulsed Uniform Dielectric-Barrier Discharge IEEE Trans. Plasma Sci., V.36, №2, 2008, p504-508

174. H.Ayan, G.Fridman, M.Peddinghaus et al. Blood coagulation and living tissue sterilization by floating-electrode dielectric barrier discharge in air. Plasma Chem. and Plasma Process., v.26, №4, 2007, p.425-442

175. C.Cheng, Liu Peng, Xu Lei et al. Development of a new atmospheric pressure cold plasma jet generator and application in sterilization. Chin. Phys., v. 15, №7, 2007, p.1544-1548

176. В.В.Кремнев, Г.А.Месяц. Методы умножения и трансформации импульсов в сильноточной электронике. Новосибирск: Наука, 1987г.

177. Ю.Д.Королев, Г.А.Месяц. Физика импульсного пробоя газов М.: Наука, 1991.- 222с.

178. Г.А.Месяц. Импульсная энергетика и электроника- М.: Наука, 2004,- 704с.

179. Г.Ретер. Электронные лавины и пробой в газах. Пер. с англ. под ред. В.С.Комельков. М:«Мир», 1968г.

180. Д.Мик, Д.Крэгс. Электрический пробой в газах./ Пер. с англ. М.: Изд-во иностранной литературы, 1960, 605с.

181. Г.А.Месяц, Ю.Д.Королев. Объемные разряды высокого давления в газовых лазерах. УФН, Том 148, вып.1, январь 1986г., с. 101-122.

182. О.А.Омаров, В.С.Курбанисмаилов, Н.А.Ашурбеков. Самостоятельный объемный разряд в гелии атмосферного давления. Прикладная физика №4, 2003. с.20-26

183. Газовые лазеры / пер. с англ.; ред.: И. Мак-Даниель, У. Нигэн. М. : Мир, 1986. - 548 с.

184. Е.П.Велихов и др. Импульсные С02- лазеры и их применение для разделения изотопов/- М.: Наука, 1983. 304 с.

185. Г.А.Абильсиитов, Е.П.Велихов, B.C. Голубев и др. Мощные газоразрядные С02-лазеры и их применение в технологии М.: Наука, 1984. - 106 с

186. Г.Лай, С.П.Масленников, Э.Я.Школьников. Генератор высоковольтных наносекундных импульсов напряжения для исследования диффузных разрядов. Научная сессия МИФИ-2003. Сб. научных трудов в 14т., т.8, М: МИФИ, 2003г., с.62-63.

187. Г.Лай, С.П.Масленников, Д.В.Петров, Э.Я.Школьников. Экспериментальные исследования по возбуждению импульсно-периодических диффузных газовых разрядов. Инженерная физика №3 2004, с.20-23.

188. Г.Лай, С.П.Масленников, Э.Я.Школьников. Экспериментальный комплекс для исследования возбуждения импульсно-периодического диффузного разряда с целью стерилизации медицинского инструментария. ПТЭ №4 2004. с.109-113

189. Ю.И.Бычков, Ю.Д.Королев, Г.А.Месяц и др. Объемные разряды, применяемые для накачки эксимерных лазеров. В кн.: Лазерные системы. Новосибирск: Наука, 1980г. с. 14-29.

190. Г.А.Месяц, В.В.Осипов, В.Ф.Тарасенко. Импульсные газовые лазеры. М.: Наука, 1991.

191. Ю.И.Бычков, В.В.Осипов, В.В.Савин. Электроразрядные лазеры на двуокиси углерода. В сб.ст. Газовые лазеры, /под ред.Солоухина Р.И. и Чеботарева В.П. Новосибирск: Наука, 1977.

192. А.И.Павловский, В.С.Босамыкин, В.И.Карелин, В.С.Никольский. Электроразрядный ОКГ с инициированием в активном объеме. Квантовая электроника. Т.9, №3, 1976, с.601-604.

193. А.И.Павловский, В.Ф.Босманов, В.С.Босамыкин, В.И.Карелин и др. Электроразрядный С02-лазер с объемом активной области 0,28 мЗ. Квантовая электроника. Т. 14, №2, 1987, с.428-430.

194. С.П.Масленников, А.В.Морозов, А.В.Чеботарев, Э.Я.Школьников. Исследования импульсных диффузных разрядов атмосферного давления в электродных системах с резконеоднородным распределением электрических полей. Инженерная физика, №3, 2009, стр. 14-18

195. Л.П.Бабич, Т.В.Лойко, В.А.Цукенман. Высоковольтный наносекундный разряд в плотных газах при больших перенапряжениях, развивающийся в режиме убегания электронов. УФН .160, вып.7, июль 1990, с.49-82.

196. С.Н.Буранов, С.В.Воеводин и др. Импульсно-периодический диффузный разряд в смесях воздуха с органическими загрязнителями. В сб.ст. Исследования по физике плазмы /под ред. В.Д. Селемира, А.Е. Дубинова. Са-ров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 1998 г. стр. 339-361.

197. S.N.Buranov, V.V.Gorokhov, V.I.Karelin et al. Runway electrons in microchannels of high voltage glow discharge in air at atmospheric pressure. // Proceedings XX Intern. Conf. on Phenom. Ioniz. Gas. Piza, Italy. Vol.2, 1991, pp.466-467.

198. Т.В.Лойко. Регистрация энергичных электронов при электрических разрядах микросекундной длительности в воздухе атмосферной плотности. ЖТФ, №2, 1980, с.392-393.

199. С.Н.Буранов, В.В.Горохов, В.И.Карелин, П.Б.Репин. Исследование динамики формирования многоканальной структуры наносекундных диффузных разрядов Теплофизика высоких температур. 1991. Т. 29. Вып. 2. С. 383-385.

200. А.И.Павловский, М.А.Воинов, В.В.Горохов и др. Поперечная пространственная структура высоковольтных диффузных разрядов //ЖТФ. 1990. Т. 60, №1. С. 64-72.

201. П.Б.Репин, А.Г.Репьев. Самоорганизация канальной структуры наносе-кундного диффузного разряда в электродной системе проволочка-плоскость. ЖТФ, 2001, том 71, вып.5, стр.128.

202. I.A.Kassyi, A.Ya.Konstinsky et al. Kinetic scheme of the non-equilibrium discharge in nitrogen-oxygen mixtures. Plasma Sources Sci. Technol. Vol. 1, №3, 1992, p. 207-220

203. Е.А.Пеликс, Л.Я.Морговский. Наносекундная импульсная рентгеновская аппаратура. в кн. Сильноточные импульсные электронные пучки в технологии/ Отв.ред.Месяц Г.А.- Новосибирск: Наука, 1983.- с. 115-125.

204. А.С.Ельчанинов, Ф.Я.Загулов и др. Ускорители сильноточных электронных пучков с высокой частотой следования импульсов. — в кн. Сильноточные импульсные электронные пучки в технологии/ Отв.ред. Месяц Г.А.Новосибирск: Наука, 1983.- с.5-21.

205. Е.Г.Крастелев, С.П.Масленников, Э.Я.Школьников. Генератор высоковольтных наносекундных импульсов для возбуждения диффузных газовых разрядов при атмосферном давлении. ПТЭ №5 2009, с.98-101

206. Е.Г.Крастелев, С.П.Масленников, А.В.Морозов и др. Исследования импульсных диффузных разрядов атмосферного давления. Научная сессия МИФИ-2008. Сб. научных трудов в 15т., т.5, М: МИФИ, 2008г., с.130-132.

207. В.В.Лунин, М.П.Попович, С.Н.Ткаченко. Физическая химия озона. М.: МГУ, 1998. 480 с.