Особенности процесса ускорения ионов катодной струи импульсного вакуумного разряда тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.08, кандидат физико-математических наук Горбунов, Сергей Петрович

• Горбунов, Сергей Петрович
• кандидат физико-математических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Горбунов, Сергей Петрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМА УСКОРЕНИЯ ИОНОВ В КАТОДНЫХ СТРУЯХ ВАКУУМНЫХ РАЗРЯДОВ.

1.1 Скорость и зарядовый состав ионов плазмы катодной струи вакуумной дуги.

1.2 Газодинамический механизм ускорения ионов в катодных микроструях.

1.3 Проблема быстрых ионов в вакуумных искровых разрядах.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ.

2.1. Описание установки.

2.2. Электротехнические характеристики разряда.

2.3. Ионный энергоанализатор и зондовые диагностики.

3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ, ЗАРЯДОВЫЕ И МАССОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЫСТРЫХ ИОНОВ ВО ФРОНТЕ КАТОДНОЙ СТРУИ.

3.1. Зависимость характеристик быстрых ионов от параметров разряда.

3.2. Пространственные характеристики процесса ускорения ионов.

3.3. Анализ экспериментальных результатов.

4. КОЛЛЕКТОРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КАТОДНОЙ ПЛАЗМЕННОЙ СТРУИ

4.1. Времяпролетные измерения ионной компоненты.

4.2. Зависимость скорости ионов и амплитуды ионного тока от параметров разряда.

4.3. Измерение механического импульса катодной струи плазмы.

5. ОБСУЖДЕНИЕ ВОЗМОЖНЫХ ПРИЧИН ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО УСКОРЕНИЯ ИОНОВ КАТОДНОЙ ПЛАЗМЕННОЙ СТРУИ.

5.1. Ускорение основной ионной компоненты.

5.2. Ускорение быстрой ионной компоненты.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности процесса ускорения ионов катодной струи импульсного вакуумного разряда»

Вакуумные разряды, где плазмообразующим веществом является материал эродирующих электродов, являются предметом многочисленных исследований. Это связано, с одной стороны, с интересом к фундаментальным процессам, протекающим в вакуумных разрядах, а с другой - их различными приложениями. В частности, вакуумные разрядники находят широкое применение для коммутации сильноточных электрических цепей. Вакуумно-дуговые источники металлической плазмы используются в процессах нанесения покрытий в микроэлектронике и для улучшения характеристик поверхности, для обработки материалов, ионной имплантации и других задач. В последние годы на основе вакуумных разрядов были созданы источники для мощных ускорителей пучков многозарядных ионов металлов, применяемых в технологических целях, для задач медицины и в фундаментальных исследованиях.

Одним их наиболее интересных свойств вакуумного разряда является генерация катодных струй - потоков многозарядных ионов материала катода, движущихся в направлении анода, т.е. против приложенного электрического поля. Исследование характеристик этих потоков (зарядового состава и направленной скорости ионов, величины ионного тока и др.) и возможности управления ими путем варьирования параметров разряда представляет интерес для многих прикладных задач. К таким задачам относится, например, процесс нанесения вакуумно-дуговым методом алмазоподобных пленок, где с увеличением скорости ионов углерода улучшаются условия образования на поверхности подложки высокоупорядоченных структур атомов углерода. Возможность управления скоростью движения плазмы катодной струи представляет также интерес для создания вакуумных коммутаторов электрического тока с малым временем коммутации. Важность подобных исследований обусловлена также тем обстоятельством, что как показали эксперименты, скорость и зарядовый состав ионов плазмы катодной струи вакуумной дуги практически не зависят от тока разряда (при токах менее 1 кА) и геометрии электродной системы.

Отметим также, что к настоящему времени можно считать, в основном, установленным механизм генерации и ускорения ионов в плазме вакуумного дугового разряда, однако, физика процессов, протекающих в искровом разряде с высокой скоростью нарастания тока, остается, во многом, невыясненной. В частности, до сих пор предметом обсуждения является механизм генерации кратковременных пучков ускоренных многозарядных ионов материала катода, регистрировавшихся еще в ранних экспериментах в высоковольтных искровых разрядах.

В связи с вышеизложенным, представляется актуальным экспериментальное исследование процессов ускорения ионов катодной струи в вакуумном искровом разряде, когда можно ожидать влияния эффектов, связанных как с нестационарным характером процессов в плазме катодной струи, так и с относительно высокими значениями амплитуды разрядного тока.

В данной работе приведены результаты экспериментальных исследований процессов ускорения ионов катодной струи в вакуумном искровом разряде. Особенностью экспериментальной установки была малая индуктивность разрядной цепи, что позволило получить высокие скорости нарастания и амплитуду разрядного тока в диапазоне 102 -г 104 А при относительно небольших напряжениях накопителя. В этих условиях можно было ожидать заметного увеличения скорости ионов, вследствие эффектов, связанных как с нестационарным характером процессов в плазме катодной струи, так и с относительно высокими значениями разрядного тока.

Цель работы: установить основные характеристики процесса ускорения ионов катодной струи в вакуумном искровом разряде с высокой скоростью нарастания тока для широкого диапазона изменения характеристик разряда: напряжения накопителя, амплитуды и скорости нарастания разрядного тока, геометрии межэлектродного промежутка. В частности, предполагается выяснить:

• Особенности процесса генерации пучков быстрых ионов в начальной стадии горения разряда и зависимость их параметров от характеристик разряда,

• Связь параметров быстрых ионов и основной ионной компоненты катодной плазменной струи,

• Возможность управления скоростью катодной струи в широком диапазоне величин.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнение в широком диапазоне изменения параметров разряда комплекса физических исследований, к основным из которых можно отнести следующие:

1. Измерение энергетических спектров быстрой ионной компоненты плазменной струи с использованием электростатического анализатора ионов.

2. Измерение локальных характеристик плазмы катодной струи с использованием ленгмюровских зондов.

3. Времяпролетные исследования скоростных и амплитудных характеристик катодной струи с помощью коллектора.

Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые:

• Выявлены условия, определяющие появление пучков ускоренных ионов материала катода в начальной стадии развития искрового разряда и установлена связь их средней энергии с амплитудой и скоростью нарастания тока разряда, а также длиной разрядного промежутка в широком диапазоне изменения этих параметров.

• Обнаружен эффект формирования области отрицательного объемного заряда, локализованной во фронте катодной плазменной струи, причем скорости движения этой области и пучков быстрых ионов оказались близки в широком диапазоне изменения параметров разряда.

• Установлено наличие в катодной струе искрового разряда быстрой и медленной (основной) ионных компонент и получена зависимость токов и скоростей этих компонент от амплитуды разрядного тока в широком диапазоне его изменения.

• Показано, что быструю компоненту можно отождествить с пучком ускоренных (многозарядных) ионов, генерируемым в начальной стадии разряда, и получена оценка полного числа ионов, достигающего 1013 частиц в импульсе, при среднем заряде, равном +9 для медного катода.

• Обнаружено значительное возрастание (до шести раз по сравнению с дуговым разрядом) скорости основной части ионов катодной плазменной струи при увеличении амплитуды разрядного тока, причем эту зависимость удается объяснить предположением о сжатии катодной струи магнитным полем разрядного тока.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Характер движения катодной плазменной струи вакуумного искрового разряда существенно зависит от параметров разряда. Когда скорость нарастания и амплитуда разрядного тока превышают некоторые пороговые значения, граница расширяющейся в межэлектродный промежуток катодной струи эмитирует пучок быстрых ионов материала катода, средняя энергия которых растет с увеличением амплитуды и скорости нарастания разрядного тока.

2. Эмиссия быстрых ионов наблюдается, начиная с некоторого минимального размера струи (2-КЗ мм), их энергия, при фиксированной скорости нарастания разрядного тока, линейно растет с увеличением длины межэлектродного промежутка.

3. Скорость основной ионной компоненты катодной струи также растет с увеличением амплитуды разрядного тока вплоть до величин, существенно (до шести раз) превышающих скорости, регистрируемые в вакуумных дугах.

4. Основные экспериментальные характеристики и быстрой, и основной ионных компонент катодной струи, в широком диапазоне разрядных токов удается объяснить предположением о сжатии плазмы собственным магнитным полем тока струи. В то же время, наличие во фронте струи движущейся области отрицательного пространственного заряда указывает на возможный механизм ускорения ионов электрическим полем этого заряда.

Научная и практическая значимость работы.

1. Полученные зависимости параметров пучков быстрых ионов, генерируемых в начальной стадии искрового разряда, от его характеристик представляют существенный вклад в создание общей картины ускорительных процессов, протекающих в вакуумных разрядах. Эти данные могут быть использованы при создании нового класса источников быстрых ионов металлов на основе вакуумных искровых разрядов, где отсутствует высоковольтная система электродов, а ускорение ионов происходит в самосогласованных электромагнитных полях.

2. Исследованный эффект дополнительного (по сравнению с дугой) ускорения ионов катодной струи искрового разряда, позволяет разработать источники ионов металлов с варьируемой в широком диапазоне скоростью, которые можно использовать в технологических процессах нанесения покрытий, обработки поверхностей и других приложениях.

3. Полученные экспериментальные свидетельства в пользу существенного влияния собственного магнитного поля катодной струи на движение плазмы указывают на единую природу процессов в сильноточных пинчах и вакуумных искровых разрядах с относительно небольшим разрядным током 102-104Л.

4. Достаточно высокие значения потоков многозарядных ионов, полученные в низкоиндуктивном искровом разряде, позволяют считать его перспективным видом источника для первой ступени мощных ионных ускорителей.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Конференции по физике низкотемпературной плазмы (Петрозаводск, Россия, 1995); XIII Европейской конференции по атомной и молекулярной физике ионизированных газов (Попрад, Словакия, 1996); XVIII Симпозиуме по физике плазмы и плазменным технологиям (Прага, Чехия, 1997); II Всероссийской конференции по молекулярной физике неравновесных систем (Иваново, Россия, 2000); XIX-XXI Международных симпозиумах по разрядам и электрической изоляции в вакууме (Сиань, Китай, 2000; Тур, Франция, 2002; Ялта, Крым, 2004); VI Международной конференции «Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц» (Томск, 2002); IV Российском семинаре «Современные средства диагностики плазмы и их применение для контроля веществ и окружающей среды» (Москва, МИФИ, 2003); XXXI Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС, (Звенигород, 2004).

Работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Полный объем диссертации составляет 124 страницы, содержит 37 рисунков и 1 таблицу. Список цитируемой литературы включает 107 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физика плазмы», Горбунов, Сергей Петрович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе экспериментально исследованы процессы дополнительного (т.е. вне катодных микроструй, в объеме макроскопического плазменного потока) ускорения ионов катодной плазменной струи в вакуумном искровом разряде при различной длине разрядного промежутка и в широком диапазоне амплитуд токов разряда. При этом получены следующие результаты:

1. Исследованы условия, при которых в катодной плазменной струе появляется быстрая ионная компонента. Установлено, что характер движения катодной плазменной струи низковольтного вакуумного искрового разряда с высокой скоростью нарастания тока существенно зависит от параметров разряда. При относительно невысоких значениях скорости нарастания / и амплитуды тока разряда 1а катодная плазменная струя движется к аноду со скоростью, не зависящей от этих величин и близкой к скорости, регистрируемой в вакуумной дуге (~ 2 • 106 см/с). Когда скорость нарастания и амплитуда разрядного тока превышают некоторые пороговые значения, о лежащие вблизи 3-10 А/с и 400 Л, соответственно, помимо основной катодной струи возникает дополнительная «быстрая» ионная компонента, состоящая (при относительно высоком давлении остаточного газа в объеме

2-10~4 Торр) из ионов материала катода Си+и Си2+, а также легких ионов газовых примесей.

2. Установлено, что средние энергии быстрых ионов, измеренные в широком диапазоне амплитуд и скоростей нарастания разрядного тока, определяются этими параметрами: средняя энергия быстрых ионов £i растет с увеличением / согласно соотношению £г ос (/) • , так что при напряжении накопителя 1.5 кВ энергия ионов меди достигает Юкэ/?. Параметры пучков ускоренных ионов, наблюдавшихся в известных экспериментах Плютто [51,

52], соответствуют этому же скейлингу, что указывает на сходный механизм генерации быстрой компоненты.

3. Получены пространственные характеристики процесса ускорения. В частности, измерена средняя энергия быстрой ионной компоненты при различной длине разрядного промежутка 2 ч-15 мм и установлено, что механизм ускорения быстрых ионов начинает действовать на некотором макроскопическом расстоянии от катода, составляющем 2 ч- 3 мм. Обнаружено, что средняя энергия ионов линейно растет с увеличением длины межэлектродного промежутка при фиксированной скорости нарастания тока. Максимальная скорость нарастания тока разряда при этом является параметром, который определяет эффективность ускорительного механизма.

4. Обнаружена движущаяся с фронтом катодной струи область отрицательного объемного заряда, скорость которой в широком диапазоне параметров разряда оказывается близкой к средней скорости быстрых ионов. Величина отрицательного скачка потенциала, соответствующего этой области, и ее пространственный размер слабо меняются при изменении тока разряда в широком диапазоне значений.

5. Ток быстрых ионов, регистрируемый за анодом вблизи разрядного промежутка, сравним с током основной ионной компоненты, и растет с увеличением амплитуды разрядного тока 1а, так что полное число

11 быстрых ионов превышает 10 частиц в импульсе при 1а =10 кА.

6. Обнаружено, что скорость основной ионной компоненты катодной струи также определяется параметрами разряда. Скорость линейно растет с увеличением амплитуды разрядного тока и достигает 7-106 см!с при амплитуде 10 кА. Ионный ток также растет с увеличением причем характер этого роста аналогичен соответствующей зависимости для быстрых ионов.

7. Проведена оценка основных экспериментальных характеристик быстрой ионной компоненты, которые находятся в удовлетворительном согласии с предположением об ускорении фронта плазменной струи вследствие сжатия собственным магнитным полем тока. В то же время, обнаруженная во фронте струи область отрицательного объемного заряда, движущаяся со скоростью быстрых ионов, указывает на возможность их ускорения электрическим полем пространственного заряда локализованных во фронте электронов. Показано, что зависимость от тока разряда скорости основной ионной компоненты плазменной струи в широком диапазоне величин также удается с хорошей точностью объяснить предположением о сжатии катодной струи, как целого, магнитным полем разрядного тока.

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.

Исследования по теме диссертации были частично поддержаны грантами РФФИ № 95-02-04026-а, №00-02-27003.

Основные положения диссертации изложены в публикациях автора (см. в списке литературы [68, 72-77, 82-89, 106,107]).

Основная часть работы была проведена в соавторстве с научным руководителем, доктором физ. -мат. наук Паперным B.JI. и кандидатом физ. -мат. наук Красовым В.И. 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. Все результаты, составляющие научную новизну диссертации и выносимые на защиту, получены автором лично.

Автор выражает свою признательность Паперному Виктору Львовичу, под руководством которого велась данная работа и получены основные результаты, и благодарит Кринберга И.А. и Красова В.И. за полезные замечания при обсуждении результатов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Горбунов, Сергей Петрович, 2005 год

1. Tanberg R. On the cathode of an arc drawn in vacuum // Phys. Rev., 1930, V. 45, №9, p. 1080-1089.

2. Кесаев И.Г. Катодные процессы электрической дуги. -М.: Наука, 1968. -244с.

3. Плютто А.А., Рыжков В.Н., Капин А.Т. Высокоскоростные потоки плазмы вакуумных дуг // ЖЭТФ, 1964, Т. 47, № 8, с. 494-507.

4. Davis W.D., Miller Н.С. Analysis of the electrode products emitted by dc arcs in a vacuum ambient // J. Appl. Phys., 1969, V. 40, № 5, p. 2212-2221.

5. Kutzner J., Miller H.G. Integrated ion flux emitted from the cathode spot region of a diffuse vacuum arc // J. Phys. D: Appl. Phys., 1992, V. 25, № 4, p. 686693.

6. Лунев B.M., Овчаренко В.Д., Хороших B.M. Исследование некоторых характеристик вакуумной металлической дуги I // ЖТФ, 1977, Т. 47, № 7, с. 1486-1490.

7. Лунев В.М., Падалка В.Г., Хороших В.М. Исследование некоторых характеристик вакуумной металлической дуги II // ЖТФ, 1977, Т. 47, № 7, с. 1491-1495.

8. Аксенов И.И., Падалка В.Г., Хороших В.М. Исследование плазмы стационарного вакуумного дугового разряда. 1. Формирование потоков плазмы // ТВТ, 1983, Т. 21, № 2, с. 219-229.

9. Tsuruta К., Sekiya К., Tan О., Watanabe G. Velocities of copper and silver ions generated from an impulse vacuum arc // Proc. XVIIth International Symposium on Discharge and Electrical Insulation in Vacuum, Berkeley, USA, 1996, V. l,p. 181-184.

10. Бугаев A.C., Гушенец В.И., Николаев А.Г., Оке Е.М., Юшков Г.Ю. Исследование направленных скоростей ионов материала катода в вакуумном дуговом разряде // ЖТФ, 2000, Т. 70, № 9, с.37-43.

11. И. Bugaev A.S., Gushenets V.I., Nikolaev A.G., Oks E.M., Yushkov G.Y. Influence of a current jump on vacuum arc parameters // IEEE Trans. Plasma Sci., 1999, V. 27, №4, p. 882-887.

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

13. Юшков Г.Ю., Бугаев A.C., Кринберг И.А., Оке Е.М. О механизме ускорения ионов в плазме вакуумного дугового разряда // ДАН, 2001, Т. 378, № 1, с. 41-43.

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

15. Brown I.G., Galvin J.E. Measurements of vacuum arc ion charge-state distributions // IEEE Trans. Plasma Sci., 1989, V. 17, № 5, p. 679-682.

16. Brown I.G., Godechot X. Vacuum arc ion charge state distribution // IEEE Trans. Plasma Sci., 1991, V. 19, № 5, p. 713-717.

17. Byon E., Anders A. Ion energy distribution functions of vacuum arc plasmas // J. Appl. Phys., 2003, V. 93, № 4, p. 1899-1906.

18. Месяц Г.А., Баренгольц C.A. Механизм генерации аномальных ионов вакуумной дуги // УФН, 2002, Т. 172, № Ю, с. 1113-1130.

19. Кринберг И. А. Катодная плазменная струя при вакуумном пробое и в вакуумной дуге // Письма в ЖТФ, 1994, Т. 20, № 18, с. 81-85.

20. Месяц Г.А. Эктоны в вакуумной дуге // Письма в ЖЭТФ, 1994, Т. 60, №6, с. 514-517.

21. Месяц Г.А. Эктон лавина электронов из металла // УФН, 1995, т. 165, №6, с. 601-625.

22. Anders A., Anders S., Jiittner В., Luck Н. High resolution imaging of vacuum arc cathode spots // IEEE Trans. Plasma Sci., 1996, V. 24, № 1, p. 69-70.

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

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

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

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

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

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

29. Alferov D.F., Korobova N.I., Novikova K.P., Sibiriak I.O. An experimental study of a plasma expansion into vacuum Proc. XlVth International Symposium on Discharge and Electrical Insulation in Vacuum, Santa Fe, USA, 1990, p. 405408.

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

31. Volkov N.B., Nemirovskii A.Z. The ionic composition of the non-ideal plasma produced by a metallic sphere isothermally expanding into vacuum // J. Phys. D: Appl. Phys., 1991, V. 24, № 5, p. 693-701.

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

33. Любимов Г.А. О механизме ускорения катодных струй пара // ДАН, 1975, Т. 225, №5, с. 1045-1048

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

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

36. Кринберг И.А., Луковникова М.П., Паперный В.Л. Стационарное расширение токонесущей плазмы в вакуум // ЖЭТФ, 1990, Т. 97, № 3, с. 806820.

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

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

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

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

41. Баренгольц С.А., Месяц Г.А, Шмелев Д.Л. Механизм генерации ионного потока в вакуумных дугах // ЖЭТФ, 2001, Т. 120, № 5(11), с. 12271236.

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

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

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

45. 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.

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

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

48. 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.

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

50. Бугаев С.П., Искольдский A.M., Месяц Г.А., Проскуровский Д.И. Электронно-оптическое наблюдение инициирования и развития импульсного пробоя короткого вакуумного промежутка // ЖТФ, 1967, Т. 37, № 12, с. 22062208.

51. Короп Е.Д., Плютто А.А. Ускорение ионов катодного материала при вакуумном пробое // ЖТФ, 1970, Т. 40, № 12, с. 2534-2537.

52. Короп Е.Д., Плютто А.А. Влияние плазмы на эмиссию острийного катода//ЖТФ, 1971, Т. 41, № 5, с. 1055-1062.

53. Bradley L. P., Kuswa G. W. Neutron production and collective ion acceleration in a high-current diode // Phys. Rev. Lett., 1972, V. 29, № 21, p.144Ы445.

54. Кошелев В.И., Ратахин H.A., Тимофеев M.H. Ускорение ионов в вакуумном диоде // ПМТФ, 1975, № 6, с. 6-8.

55. Кошелев В.И., Тимофеев М.Н. Исследование коллективного ускорения ионов в вакуумном диоде // ЖТФ, 1977, Т. 47, № 5, с. 972-976.

56. Плютто А.А., Суладзе К.В., Темчин С.М., Мхеидзе Г.П., Короп Е.Д., Цхадая Б.А., Головин И.В. Ускорение ионов релятивистским электронным пучком // ЖТФ, 1973, Т. 43, № 8, с. 1627-1631.

57. Fukai J., Clothiaux Е. J. Mechanism for the Hard—X-Ray Emission in Vacuum Spark Discharges // Phys. Rev. Lett., 1975, V. 34, № 14, p. 863-869.

58. Кондратенко A.H., Костенко B.B. Ускорение ионов электронными пучками // ЖТФ, 1989, Т. 59, № 1, с. 125-130.

59. Krinberg I.A. The hollow-charge effect in the cathodic plasma jet under vacuum breakdown // J. Phys. D: Appl. Phys., 1996, V. 29, № 7, p. 2049-2051.

60. Баренгольц С. А., Месяц Г. А., Перельштейн Э.А. Модель коллективного ускорения ионов в вакуумном разряде на основе концепции глубокой потенциальной ямы // ЖЭТФ, 2000, Т. 118, № 6(12), с. 1358-1365.

61. Диагностика плазмы / Под ред. Р. Хаддлстоуна и С. Леонарда. Пер. с англ. -М.: Мир, 1967. -516с.63/ Афанасьев В.П., Явор С.Я. Энергоанализаторы заряженных частиц. -М.:Энергоатомиздат, 1985.-251с.

62. Калмыков В.И., Терешин А.С. Источник ионов с малым энергетическим разбросом // ПТЭ, 1981, № 5, с. 93-95.

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

64. Stockli М.Р., Fry D. Analog gain of microchannel plates for 1.5-154 keV/q Arq+ (3 < 16) II Rev. Sci. Instrum., 1997, V. 68, № 8, p. 3053-3060.

65. Mroz W., Fry D., Stockli M.P., Winecki S. Micro channel plate gains for Ta,0+ Ta44+ ions, measured in the energy range from 3.7 keV/q up to 150.7 keV/q // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 437, 1999, p. 335-345.

66. Методы исследования плазмы: спектроскопия, лазеры, зонды / Под ред. В. Лохте-Хольтгревена Пер. с англ. -М.: Мир, 1971. -533с.

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

68. Astrakhantsev N.V., Krasov V.I., Paperny V.L. Ion acceleration in a pulse vacuum discharge // J. Phys. D: Appl. Phys., 1995, V. 28, № 12, p. 2514-2518.

69. Астраханцев H.B., Горбунов С.П., Красов В.И., Паперный В.Л. Динамика энерговыделения в импульсном вакуумном разряде // Тез. докл. Росс, конференции ФНТП-95, Петрозаводск, 1995, Т. 2, с. 202-203.

70. Астраханцев Н.В., Горбунов С.П., Красов В.И., Паперный В.Л. Ускорение ионов в нестационарной плазменной струе // Тез. докл. Росс, конференции ФНТП-95, Петрозаводск, 1995, Т. 2, с. 146-148.

71. Gorbunov S.P., Krasov V.I., Paperny V.L. The acceleration of a cathode-jet plasma in a pulse vacuum discharge // J. Phys. D: Appl. Phys., 1997, V. 30, № 13, p. 1922-1927.

72. Горбунов С.П., Красов В.И., Паперный В.Л. Протяженная область "аномального" ускорения в катодной струе вакуумного разряда // Письма в ЖТФ, 1998, Т. 24, № 4, с. 66-70.

73. Gorbunov S.P., Krasov V.I., Paperny V.L. A pinch of cathode plasma jet // Proc. 18th Symposium on Plasma Physics and Technology, Prague, Czech Republic, 1997, p. 69-73.

74. Николаев А.Г., Оке Е.М., Юшков Г.Ю. Влияние остаточного газа на зарядовое распределение ионов в плазме вакуумного дугового разряда // ЖТФ, 1998, Т. 68, № 9, с. 24-28.

75. Kimblin C.W. Erosion and ionization in the cathode spot regions of vacuum arcs // J. Appl. Phys., 1973, V. 44, № 7, p. 3074-3081.

76. Daalder J.E. Cathode spots and vacuum arcs // Physica B+C, 1981, V. 104, № 1-2, p. 91-106.

77. Артамонов М.Ф., Красов В.И., Паперный В.Л. Регистрация ускоренных многозарядных ионов из катодной струи вакуумного разряда // ЖЭТФ, 2001, т. 120, №6(12), с. 1404-1410.

78. Gorbunov S.P., Krasov V.I., Krinberg I.A., Paperny V.L Source of metal ions with a variable velocity // Proc. XXth International Symposium on Discharge and Electrical Insulation in Vacuum, Tours, France, 2002, V. 2, p. 674-677.

79. Gorbunov S.P., Krasov V.I., Krinberg I.A., Paperny V.L. Source of metal ions with a variable velocity // Proc. 6th Intern. Conf. on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flow, Tomsk, Russia, 2002, p. 67-70

80. Gorbunov S.P., Krasov V.I., Krinberg I.A., Paperny V.L. The vacuum spark as a source of metal ions with variable velocity // Plasma Sources Sci. Technol., 2003, V. 12, №3, p. 313-316.

81. Gorbunov S.P., Krasov V.I., Paperny V.L., Rusakov Yu.Yu. Pulsed source of intensive two-velocity beam of metallic ions // Proc. 13th International Symposium on High Current Electronics, Tomsk, Russia, 2004, p. 24-26.

82. Gorbunov S.P., Krasov Y.I., Paperny V.L., Rusakov Yu.Yu. Two-components ion flow in a low voltage vacuum spark // Proc. XXIth International Symposium on Discharge and Electrical Insulation in Vacuum, Yalta, Crimea, 2004, V. l,p. 186-188.

83. Аксенов И.И., Коновалов И.И., Падалка В.Г., Сизоненко В.Л., Хороших В.И. Неустойчивости в плазме вакуумной дуги при наличии газа в разрядном промежутке // Физика плазмы, 1985, Т. 11, с. 1373-1379(1).

84. Кринберг И.А., Зверев Е.А. Пространственная структура катодных плазменных струй в вакуумной дуге // Физика плазмы, 1999, Т. 25, № 1, с. 8895.

85. Борзенко В.П., Волков О.Л., Красов В.И., Кринберг И.А., Паперный В.Л., Симонов В.Г. Резистивное ускорение ионов в токонесущих плазменных струях // Физика Плазмы, 1991, Т. 17, с. 360-368.

86. Rosenthal Н., Beilis I., Goldsmith S., Boxman R.L. A spectroscopic investigation of the development of a hot-anode vacuum arc // J. Phys. D: Appl. Phys, 1996, V. 29, № 5, p. 1245-1259.

87. Anders A. Plasma fluctuations, local partial Saha equilibrium, and the broadening of vacuum-arc ion charge state distributions // IEEE Trans. Plasma Sci, 1999, V. 27, № 4, p. 1060-1067.

88. Anders A. A periodic table of ion charge-state distributions observed in the transition region between vacuum sparks and vacuum arcs // IEEE Trans. Plasma Sci, 2001, V. 29, № 2, p. 393-398.

89. Зверев Е.А., Кринберг И.А. Сжатие токового канала и повышение заряда ионов при усилении тока в импульсном вакуумном разряде // Письма в ЖТФ, 2000, Т. 26, № 7, с. 43-50.

90. Krinberg I.A., Paperny V.L. Pinch effect in vacuum arc plasma sources under moderate discharge currents // J. Phys. D: Appl. Phys., 2002, V. 35, № 6, p. 549-562.

91. Гурей A.E., Долгов A.H., Прохорович Д.Е., Савелов А.С., Тихомиров А.А. Корреляция параметров ионной эмиссии и рентгеновского излучения из плазмы микропинчевого разряда // Физика плазмы, 2004, Т. 30, № 1, с. 38-43.

92. Scheibe H.-J., Schultrich В., Ziegele Н., Siemroth, P. Deposition of superhard amorphous carbon films by pulsed arc sources // Proc. XVIIth International Symposium on Discharge and Electrical Insulation in Vacuum, Berkeley, USA, 1996, V. 2, p. 941-945.

93. Артамонов М.Ф., Красов В.И., Паперный В.JI. Наблюдение локальной области горячей плазмы в катодной струе вакуумного искрового разряда // Прикладная физика, 2003, №5, с. 34-37.

94. Долгов А.Н. Результаты регистрации энергетического г спектра корпускулярной эмиссии из плазмы микропинчевого разряда // Физика плазмы, 1996, Т. 22, № 7, с. 629-633.

95. Krasa J., Laska L., Rohlena К., Pfeifer M., Woryna E., Wolowski J. The effect of laser-produced plasma expansion on the ion population // Appl. Phys. Lett., 1999, V. 75, № 17, p. 2539-2541.

96. Laska L., Krasa J., Woryna E., Mroz W., Sharkov В., Haseroth H. Properties of iodine laser-produced stream of multiply charged heavy ions of different elements // Rev. Sci. Instrum., 2000, V. 71, № 2, p. 927-930.

97. Beilis I. I. Ion acceleration in vacuum arc cathode plasma jet with large rate of arc current rise // Proc. XXIth International Symposium on Discharge and Electrical Insulation in Vacuum, Yalta, Crimea, 2004, V. 1, p. 174-177.

98. Beilis 1.1. Nature of high-energy ions in the cathode plasma jet of a vacuum arc with high rate of current rise // Appl. Phys. Lett., 2004, V. 85, № 14, p. 27392740.

99. Горбунов С.П., Красов В.И., Кринберг И.А., Паперный В.Д., Зверев Е.А. Ускорений многозарядных ионов металлов во фронте катодного факела вакуумного искрового разряда // Прикладная физика, 2004, № 6, с. 83-90.

100. Горбунов С.П., Красов В.И., Паперный В.Л. Поток многозарядных ионов металлов из низковольтного вакуумного искрового разряда // XXXII Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС, Звенигород, 2005, с. 252.