123. Журенко Віталій Павлович. Нерівноважні розподіли електронів у твердотільній плазмі та їх використання для безпосереднього перетворення енергії: дис... канд. фіз.-мат. наук: 01.04.08 / Харківський національний ун-т ім. В.Н.Каразіна. - Х., 2004. - 20 с.
Анотація до роботи:
Журенко В.П. Нерівноважні розподіли електронів у твердотільній плазмі та їх використання для безпосереднього перетворення енергії. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.08. – фізика плазми. – Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, Харків, 2004.
Дисертація присвячена експериментальному дослідженню процесів формування нерівноважних функцій розподілів електронів у твердотільній плазмі за наявності в ній потоків швидких легких іонів. В основу дослідження даних процесів покладено метод аналізу енергетичних спектрів емітованих з поверхні електронів вторинної іонно-електронної емісії. Це дозволило уперше вивчити нерівноважні функції розподілу електронів у плазмі деяких напівпровідників, а також металів при бомбардуванні пучками швидких іонів H+ і He+ і встановити їх степеневий характер. У результаті аналізу отриманих розподілів і вивчення каналів дисипації енергії швидкого іона у плазмі металів було встановлено, що втрати енергії іона за рахунок збудження плазмових коливань (плазмонів) роблять значний внесок у сумарні енергетичні втрати і формування нерівноважної функції розподілу електронів, особливо у випадку молекулярних іонів.
Проведено експериментальні дослідження і математичне моделювання вторинно-емісійних процесів у бінарній комірці моделі пристрою, робота якого заснована на використанні аномальних емісійних властивостей речовини за рахунок формування степеневих функцій розподілів електронів при проходженні a-частинок.
У дисертації досягнута мета роботи, яка полягала у виявленні особливостей формування нерівноважних функцій розподілів електронів при взаємодії швидких легких іонів із плазмою напівпровідників і металів і з’ясуванні можливості створення з використанням цих розподілів джерел електрики. При розв’язанні поставлених задач інформація про процеси, що відбуваються в треку іона, була отримана методом дослідження вторинної іонно-електронної емісії. Результати роботи представляють інтерес з точки зору отримання фундаментальних знань про процеси взаємодії пучків швидких легких іонів із твердотільною плазмою і використання степеневих функцій розподілів електронів, що формуються в ній за цих нерівноважних умов, для створення пристроїв безпосереднього перетворення енергії a-частинок в електричну енергію.
Основні наукові висновки дисертаційного дослідження:
Нерівноважні функції розподілів електронів, що формуються у плазмі напівпровідників (Ge, GaAs і CdTe) при проходженні пучків швидких іонів H+ і He+, мають степеневу залежність від енергії. При цьому визначено один показник степеня в інтервалі енергій нерівноважних електронів 5100 еВ.
Функції розподілів електронів за енергіями, що формуються в аналогічних умовах у плазмі металів (Ag, Ti і нержавіюча сталь), мають кусочно-степеневий характер з різними показниками степеня на енергетичних інтервалах 530 і 30100 еВ. Наявність двох степеневих ділянок у розподілах на відміну від напівпровідників зв’язується з двома механізмами передачі енергії від швидкого іона електронам середовища: безпосередніми зіткненнями і через плазмові коливання, що збуджуються іоном. Плазмони, що розповсюджуються на електронах провідності в напівпровідниках, не роблять внеску у формування функції розподілу електронів тому, що їх енергія значно нижча за потенціали іонізації атомів речовини.
Встановлено, що показник степеня на першому енергетичному інтервалі нерівноважної функції розподілу електронів у плазмі металів залежить від енергії (питомих енергетичних втрат) іона гелію, що налітає. З ростом енергії іона величина показника степеня зменшується.
Показано, що збуджувані іоном плазмові коливання (плазмони) в металах роблять істотний внесок у дисипацію енергії швидких іонів і, отже, у формування нерівноважних функцій розподілів електронів, особливо у випадку молекулярних іонів внаслідок скорельованого розльоту фрагментів молекули.
Показано, що для швидких a-частинок, які рухаються в плазмі металу, дисипація енергії у процесах взаємодії з електронною підсистемою має анізотропний характер. Експериментально встановлено, що втрати енергії, пов'язані з передачею частини енергії електронам середовища, які після зіткнень рухаються в напрямку іона, значно перевищують такі для електронів, що рухаються у зворотному напрямку. Різниця у втратах, що спостерігається, обумовлена передачею частини енергії іона швидким захопленим полем іона (конвойним) електронам і d-електронам, що мають відповідні імпульси.
Проведено експериментальні дослідження моделі бінарної комірки пристрою, робота якого основана на можливості використання аномальних емісійних властивостей твердого тіла, спричинених наявністю нерівноважних функцій розподілів електронів. Установлено, що електрична потужність, яка виділяється в навантаженні, має максимум. Виявлено, що третинні ефекти з обох шарів бінарної комірки вторинно-емісійного радіоізотопного джерела струму значно впливають на зарядовий баланс і потужність, що виділяється в навантаженні. Експериментальні результати підтверджуються математичним моделюванням процесів зарядового обміну між двома поверхнями різних металів при бомбардуванні a-частинками.
Публікації автора:
Журенко В.П., Кононенко С.И., Карась В.И., Муратов В.И. Диссипация энергии быстрой заряженной частицей в твердотельной плазме // Физика плазмы. – 2003. – Т. 29, №2. – С. 150 – 156.
Zhurenko V.P., Kononenko S.I., Kalantaryan O.V., Kolesnik V.T., Muratov V.I. Nonequilibrium electron distribution functions induced by fast ions in semiconductor plasma // Вопросы атомной науки и техники Сер. “Плазменная электроника и новые методы ускорения”. – 2003. – №4. – С. 148 – 151.
Карась В.І., Кононенко С.І., Кононенко О.С., Журенко В.П., Муратов В.І. Дослідження кінетичної електронної емісії для створення джерела струму нового типу // Доповіді НАНУ. – 2002. – №7. – С. 83 – 87.
Журенко В.П., Кононенко А.С., Кононенко С.И., Муратов В.И. Математическое моделирование вторично-эмиссионных процессов, индуцированных быстрыми ионами // Вісник Харківського університету Сер. фіз. “Ядра, частинки, поля”. – 2002. – №548, вип. 1(17). – С. 93 – 95.
Журенко В.П., Карась В.И., Кононенко С.И., Муратов В.И. Вторичная ион-электронная эмиссия с обеих поверхностей тонких металлических пленок // Тезисы докладов XXVIII Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС. – 2001. – С. 236.
Zhurenko V.P., Kononenko S.I., Kalantaryan O.V., Kolesnik V.T., Muratov V.I. Swift light ion induced electron emission from stainless steel // Programme Abstracts, Third International Workshop and School “Plasma Physics, Diagnostics and Plasma Related Applications”. – 2003. – P. 25.
