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

Обсуждение В рамках настоящего исследования с использованием информационных технологий предложена и реализована модель кинетики многокомпонентного ионного потока, учитывающая реальные условия переноса заряженных частиц в тлеющем разряде. Ее существенным отличием является включение магнитного поля в электромагнитную конфигурацию системы, что позволило описать криволинейные траектории движения ионов, возникающие под действием дрейфовых и спиральных компонент. Учет магнитного поля (B Ф0) обеспечил более корректное воспроизведение пространственного распределения энергии ионов при воздействии на поверхность заготовки, что особенно важно при модификации деталей сложной формы. Такой подход позволяет отказаться от приближений, основанных на прямолинейной кинематике и условной толщине катодного слоя, которые не отражают влияния телесных углов и пространственной неоднородности плазменного потока. Включение резонансного множителя č,, зависящего от отношения собственной и возбуждающей частоты ионов, обеспечило численно устойчивое усиление эффективной скорости частиц без появления сингулярностей, типичных для классических резонансных выражений. Это позволило корректно интегрировать вдоль действительных траекторий ионов, что критично для описания распределения энергии и плотности осаждения. Сравнение с работами [1, 2, 4 -7 , 13-17] показывает, что используемый в исследовании резонансный подход соответствует наблюдаемым закономерностям в экспериментах по модификации металлических и композитных материалов поверхностей заготовок в тлеющем разряде. Влияние отношения частот возбуждения и собственной плазменной динамики (резонансная гармоника) на энергию и направленность потока ионов подтверждается [5, 7], где при приближении частот наблюдается усиление энергетического воздействия и улучшение свойств покрытий. Включение магнитного поля в модельное описание согласуется с результатами [2-4, 13-17], где подчеркивается важность учета криволинейных и дрейфовых траекторий при формировании равномерных и функционально-градиентных слоев на телесных поверхностях. Например, в статье [4] описан вклад угла падения ионов и сложной геометрии деталей в итоговую толщину и равномерность покрытия, что аналогично нашему учету пространственного распределения скоростей и траекторий. В статье [3] акцентируется внимание на необходимости адаптивных моделей при прецизионной модификации сложных форм, где использование прямолинейных приближений приводит к систематическим ошибкам. Выводы из работ [11, 12] подтверждают наличие резонансных эффектов при взаимодействии ионов с колебательной структурой материала и возможное усиление воздействия при частотном совпадении. Это подтверждает физическую правомерность введения резонансного множителя č, в выражение для эффективной скорости, а также обосновывает наблюдаемое влияние на локальные параметры осаждения воздействия. Представленный теоретико-модельный подход обеспечивает физически обоснованное и численно устойчивое описание процесса модификации, превосходя по точности приближенные модели с прямолинейным переносом. Он применим в задачах высокоточной настройки параметров ионной обработки, включая микроструктурирование, управление дальнодействующим эффектом и градиентом свойств в сложных элементах конструкций. З аклю чени е В настоящей работе с использованием информационных технологий разработана модель кинетики ионного потока, предназначенная для описания плазменной модификации сложных поверхностей в условиях тлеющего разряда. Учтены пространственно-временные зависимости скорости ионов, резонансное взаимодействие между частотой возбуждающего поля и внутренними колебаниями материала, а также вклад магнитного поля в формирование криволинейных траекторий. Разработанный математический аппарат обеспечивает согласование модели с физикой процесса и может быть применен для расчета распределения энергии, скорости и флюенса в реальных геометрических условиях. Результаты сопоставлены с данными современной научной литературы, что подтверждает обоснованность выбранного подхода.