Цель курса – обеспечение базовой подготовки в области физики плазмы. Изучение процессов протекающих в ионизованных средах, различных типов разрядов и характеристик плазмы, формируемых ими для использования в современных технологиях. Приобретение учащимися базовых знаний в области физики газового разряда и практических навыков работы с системами диагностики параметров плазмы, в проведении физического эксперимента в наиболее динамично развивающихся направлениях прикладной физики.
Организационно-методическое построение курса.
Курс состоит из лекций и практических занятий, предусмотрено выполнение контрольного практического задания или курсовой работы (по выбору). Поскольку программа курса предусматривает изучение большого количества вопросов, часто составляющих содержание отдельных курсов, то из-за ограниченного объема часов рассматриваются лишь те вопросы, которые способствуют пониманию основ процессов, протекающих в газоразрядной плазме, принципа работы основных типов источников плазмы. Курс предполагает знание учащимися материала, входящего в учебный план обучения бакалавра классического университета по направлению подготовки – физика.
Лекции построены на принципе последовательного изложения материала и реализуют непрерывную подготовку в рамках учебной программы в условиях межпредметных взаимосвязей. Лекции проходят с демонстрацией иллюстративного видеоматериала (слайдов и т.п.), с использованием мультимедийного проекционного оборудования, с демонстрацией газоразрядных процессов на действующих лабораторных стендах.
Обязательная литература:
1. Ю.П. Райзер Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 592 c.
2. Б.М. Смирнов Атомные столкновения и элементарные процессы в плазме. М.: Атомиздат, 1968. 364 c.
3. А.И. Морозов Введение в плазмодинамику. М.: Физматлит, 2006. 571 с.
4. Диагностика плазмы. Под ред. Р. Хадлстоуна и С.Леонарда. Мир, 1967. 516 с.
5. Методы исследования плазмы. Под ред. В. Лохте-Хольтгревена. Мир, 1971. 552 с.
6. Ю.А. Лебедев Введение в зондовую диагностику плазмы пониженного давления. М.: изд.МИФИ, 2003. 56 с.
7. В.Е. Голант Сверхвысокочастотные методы исследования плазмы. Наука, 1968. 328 с.
8. Л.С.Полак, А.А.Овсянников и др. Теоретическая и прикладная плазмохимия. М.: Наука, 1975. 284 с.
9. Прикладная химия плазмы. Под ред. Ю.А. Лебедева, П.А. Платэ, В.Е. Фортова. М.: Янус-К. 2006. 342 с.
10. N.St.J.Braithwaite Introduction to gas discharges // Plasma Sources Sci. Technol. 9 (2000) p.p. 517-52
11. H.Conrads and M. Schmidt Plasma generation and plasma sources // Plasma Sources Sci. Technol. 9 (2000) p.p. 441-454
12. M.A. Lieberman, A.J. Lichtenberg Principles of plasma discharges and materials processing. New York: John Wiley& Sons Inc., 1994. 572 p
13. В.В. Андреев, А.А. Балмашнов Лабораторный практикум: «Экспериментальные методы в физике плазмы»: Учеб. пособие / Москва.: Издательство Российского университета дружбы народов. 1994. 109 с.
14. F.F.Chen Principles of plasma processing (lecture course) UCLA 2002.
15.
16. Е.И. Карпенко, В.Е. Месерле Введение в плазменно энергетические технологии использования твердых топлив. Новосибирск: Наука. Сиб. изд. фирма РАН. 1997. 119 с.
17. В.Д. Русанов, А.А. Фридман Физика химически активной плазмы. М.: Наука, 1984. 184 с.
Дополнительная литература:
1. Е.П. Велихов, А.С. Ковалев Физические явления в газоразрядной плазме. М.: Наука, 1987. 160 с.
2. В.Е. Фортов и др. Физика неидеальной плазмы. М.: Физматгиз, 2004. 224 с.
3. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Т.2, Т.3. М.: Наука, 2000.
4. Н. Кролл, А. Трайвелпис Основы физики плазмы. М.: Мир, 1975. 525 с.
5. Ю.П. Райзер, М.Н. Шнейдер, Н.А. Яценко Высокочастотный емкостной разряд. М.: Наука, 1995. 325 с.
6. Н.Н. Семашко и др. Инжекторы быстрых атомов. М.: Энергоиздат, 1981. Гл.III.
7. А.Б. Ваганов и др. Многофункциональный воздушно-плазменный медицинский аппарат. В сб. «Плазменная техника и плазменные технологии». М.: Изд. МГТУ им Н.Э Баумана, 2003.
8. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Под ред. В.Е.Фортова М.: Наука. 2000. Т.3, разд.VIII, IX; Т.4 разд. XI.
9. В.В. Лебедева Техника оптической спектроскопии. Москва.: Изд-во МГУ, 1986. 352 с.
10. Л.С. Горн, Б.И. Хазанов Современные приборы для измерения ионизирующих излучений. М.: Энергоатомиздат, 1989. 232 с.
11. Л. Хаксли, Р. Кромптон Диффузия и дрейф электронов в газах.М.: Мир, 1977. 672 с.
12. Encyclopedia of Physics. Vol. XXII Gas discharges II. Edit by S.Flugge, Berlin: Springer-Verlag, 1956. 253 p
Самостоятельный разряд. Пробой и зажигание самостоятельного разряда в постоянном, однородном электрическом поле. Изменение тока разряда во времени. Потенциал зажигания.
Литература:
Обязательная:
1. Ю.П. Райзер Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. С. 355 - 407.
Дополнительная:
Тлеющий разряд. Распределение параметров разряда по длине разрядного промежутка. ВАХ тлеющего разряда. Определение условий зажигания тлеющего разряда и его поддержания.
Литература:
Обязательная:
1. Ю.П. Райзер Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. С. 355 – 407.
Дополнительная:
1. N.St.J.Braithwaite Introduction to gas discharges // Plasma Sources Sci. Technol. 9 (2000) p.p. 517-527
2. Encyclopedia of Physics. Vol. XXII Gas discharges II. Edit by S.Flugge, Berlin: Springer-Verlag, 1956. 253 p.
Катодный слой и положительный столб тлеющего разряда. Переходные области, диффузионные процессы, контракция, стратифицирование и т.д.
Литература:
Обязательная:
1. Ю.П. Райзер Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. С. 366 - 378.
Дополнительная:
1. N.St.J.Braithwaite Introduction to gas discharges // Plasma Sources Sci. Technol. 9 (2000) p.p. 517-527
2. Encyclopedia of Physics. Vol. XXII Gas discharges II. Edit by S.Flugge, Berlin: Springer-Verlag, 1956. 253 p.
Дуговые разряды и основные процессы в них. Образование и динамика развития лавин.
Литература:
Обязательная:
1. Ю.П. Райзер Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. С. 414 - 448.
Дополнительная:
1. Encyclopedia of Physics. Vol. XXII Gas discharges II. Edit by S.Flugge, Berlin: Springer-Verlag, 1956. 253 p.
Искровой разряд (лавина, стример), критерий возникновения. Коронный разряд. Критерий зажигания. ВАХ коронного разряда. Коронный разряд в высоковольтных линиях передач.
Литература:
Обязательная:
1. Ю.П. Райзер Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. С. 486 - 528.
Дополнительная:
1. M.A. Lieberman, A.J. Lichtenberg Principles of plasma discharges and materials processing. New York: John Wiley& Sons Inc., 1994. 572 p
Высокочастотный разряд.
ВЧ - емкостной разряд. Критерий зажигания. ВАХ ВЧЕ разряда. Две формы ВЧЕ разряда. ВЧ – индукционный разряд. Критерий зажигания. ВАХ разряда.
Литература:
Обязательная:
1. Ю.П. Райзер Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. С. 530 – 560.
Дополнительная:
1. M.A. Lieberman, A.J. Lichtenberg Principles of plasma discharges and materials processing. New York: John Wiley& Sons Inc., 1994. 572 p
2. H.Conrads and M. Schmidt Plasma generation and plasma sources // Plasma Sources Sci. Technol. 9 (2000) p.p. 441-454
Оптический разряд.
Критерий зажигания.
Литература:
Обязательная:
1. Ю.П. Райзер Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. С. 340 – 348; 560 – 569.
СВЧ-разряд.
СВЧ- пробой, предельные pd для пробоя. Уравнение кинетики ионизации СВЧ-разряда. Функция распределения частиц по энергиям в СВЧ разряде. СВЧ-разряд в резонаторе.
Литература:
Обязательная:
1. Ю.П. Райзер Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. С. 327 – 330.
Дополнительная:
1. В.Е. Голант Сверхвысокочастотные методы исследования плазмы. Наука, 1968. 328 с.
2. N.St.J.Braithwaite Introduction to gas discharges // Plasma Sources Sci. Technol. 9 (2000) p.p. 517-527
3. H.Conrads and M. Schmidt Plasma generation and plasma sources // Plasma Sources Sci. Technol. 9 (2000) p.p. 441-454
4. M.A. Lieberman, A.J. Lichtenberg Principles of plasma discharges and materials processing. New York: John Wiley& Sons Inc., 1994. 572 p.
Принципы подобия разрядов.
Литература:
Обязательная:
1. Ю.П. Райзер Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. С.
Разряды в лазерах непрерывного действия.
Газовые лазеры. Принцип генерации, основные процессы. Практическая реализация газовых лазеров - две модели.
Литература:
Обязательная:
1. Ю.П. Райзер Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. С. 340 – 348; 560 – 569.
Дополнительная:
1. F.F.Chen Principles of plasma processing (lecture course) UCLA 2002.
Практические приложения газовых разрядов.
Плазмохимические технологии. Технологии напыления и ионной обработки материалов. Ионные источники для различных приложений.
Литература:
Обязательная:
1. Ю.П. Райзер Физика газового разряда. М.: Наука. 1987. С.
Дополнительная:
1. H.Conrads and M. Schmidt Plasma generation and plasma sources // Plasma Sources Sci. Technol. 9 (2000) p.p. 441-454
2. M.A. Lieberman, A.J. Lichtenberg Principles of plasma discharges and materials processing. New York: John Wiley& Sons Inc., 1994. 572 p.
3. F.F.Chen Principles of plasma processing (lecture course) UCLA 2002.
Примерный перечень тем курсовых работ и контрольных практических заданий.
Темы курсовых работ:
· Дрейф заряженных частиц плазмы в присутствии неоднородного магнитного поля.
· Продольная и поперечная диффузия заряженных частиц в присутствии электрического и магнитного полей.
· Механизмы формирования отрицательных ионов и устройства их реализующие.
· Механизмы формирования многозарядных ионов и устройства их реализующие.
· СВЧ источники плазмы для вакуумных технологий.
· ЭЦР инжекторы плазменных потоков.
· Микроволновые источники молекулярных ионов
· Микроволновые источники тормозного излучения
· Изучение тлеющего разряда с полым катодом
· Изучение тлеющего разряда с накальным катодом
·
Темы контрольных практических заданий:
· Изучение спектрального излучения тлеющего разряда с накаленным катодом в неоне.