Труды КНЦ. Технические науки. – 2026. - № 2

Параметры ионов: заряд qk,, масса mk, относительная концентрация nk, удельный заряд и относительный вклад в среднюю скорость Vo Ion parameters: charge qk, mass mk, relative concentration nk, specific charge and relative contribution to Vo Ион Заряд qk, Кл Масса Ш к, кг Относительная концентрация nk Удельный заряд (отн.) Вклад в среднюю скорость V 0 (отн.) Ar+ 1,602-10“19 6,633-10“26 0,70 0,3505 0,6907 Ti+ 1,602-10“19 7,950-10_26 0,30 0,2925 0,2704 N+ 1,602-10“19 2,325-10“26 0,60 1,0000 1,0000 O+ 1,602-10“19 2,656-10“26 0,40 0,8754 0,6237 Cr+ 1,602-10“19 8,634-10“26 0,25 0,2693 0,2162 Z + 6,408-10“19 1,515 -10_25 - 0,6139 1,3058 х отн. конц. Fe3+ 4,806-f0“19 9,273-10“26 - 0,7521 1,4454 х отн. конц. Ni2+ 3,204-f0“19 9,746-10“26 - 0,4771 1,1512 х отн. конц. C4+ 6,408-10_l9 1,993 -10_26 - 4,6667 3,6004 х отн. конц. Vs+ 8,010-10_19 8,459-10“26 - 1,3741 1,9537 х отн. конц. Co2+ 3,204-10_19 9,786-10“26 - 0,4751 1,1488 х отн. конц. W6+ 9,612-10_19 3,053-10“25 - 0,4569 1,1266 х отн. конц. Al3+ 4,806-10_19 4,480-10“26 - 1,5566 2,0794 х отн. конц. Р е зу л ь т а ты С целью верификации предложенной модели кинетики ионного потока в тлеющем разряде была выполнена серия численных расчетов скорости ионов вдоль межэлектродного промежутка. Особое внимание уделено проверке роли пространственного распределения электрического поля, геометрии анодно-катодной и ограничивающей рабочий объем плазмогенератора систем и многокомпонентности плазмы (смеси A r+, N +, T i+), а также отсутствию резонансного усиления (£= 0) для чистоты сравнения с базовой моделью. На рис. 3 представлена сравнительная диаграмма зависимости скорости ионов от координаты в межэлектродном промежутке, полученная на основе формулы Vo с учетом реальной длины траектории и состава комплексной плазмы при отсутствии резонанса Е, = 0. Начальная точка траектории соответствует аноду (х = 0), конечная — катоду (х = 550 мм), что отражает физически корректное направление движения заряженных частиц. На рис. 4 представлена зависимость скорости ионов Vo от координаты х при различных значениях резонансного множителя č, (0,5, 1,0, 1,5 и 2,0). Для построения использованы параметры: однозарядный ион Ar+ (m = 6,63 -10-26 кг), напряженность поля Eo — 5 В/мм, диапазон координаты от анода (0 мм) до катода (550 мм), при »0 = 106 Гц, »вн = 0,95-106 Гц. Кривые построены при отсутствии магнитного поля (B = 0), что позволяет выделить вклад резонансного механизма в кинетику ускорения. В отличие от приближенных оценок, опирающихся на условную толщину катодного слоя, предложенный в работе подход учитывает реальную длину криволинейной траектории ионов, формируемую конкретной электромагнитной конфигурацией системы. Это позволяет более точно описывать характер ускорения ионов в плазме. Особенно важным такой учет оказывается в условиях наличия магнитного поля, при котором ионы совершают спиральные и дрейфовые движения. Эти эффекты существенно влияют как на распределение энергии, так и на пространственную направленность ионного потока, оказывая определяющее воздействие на результат процессов ионной модификации поверхностей. Реализованная модель обеспечивает физически обоснованное и воспроизводимое описание реальных плазменных процессов, тем самым выходя за рамки приближенных схем.