Energy characteristics of spherical glow discharge

Abstract

The ultimate goal of this study is optimization of the modification processes, namely the constructional details’ surface nitriding, based on the using of glow discharge (GD). These processes are studied both experimentally and theoretically in spherical abnormal GD plasma in N2-Ar mixture. The balance equations for the density of charged particles and Poisson equation added with equation for heat conductivity are taken into account in the theoretical part of investigation. The last equation describes the influence of the hot cathode on the processes in discharge volume. As is shown, the correct account of the anode fall of potential plays a key role to represent adequately the volt-ampere characteristic of the spherical GD.

Кінцевою метою цієї роботи є оптимізація процесів модифікації на основі використання жевріючого розряду (ЖР), а саме азотування поверхні конструкційних деталей. Ці процеси вивчені експериментально і теоретично в плазмі аномального сферичного ЖР у суміші N2-Ar. У теоретичній частині роботи розглянуто рівняння балансу концентрації заряджених частинок і рівняння Пуассона, доповнені рівнянням теплопровідності. Останнє з них описує вплив гарячого катода на процеси в розрядному об’ємі. Показано також, що коректне урахування прианодного падіння потенціалу відіграє ключову роль для адекватного моделювання вольт-амперної характеристики сферичного ЖР.

Конечной целью данной работы является оптимизация процессов модификации, основанных на использовании тлеющего разряда (ТР), а именно азотирования поверхности конструкционных деталей. Эти процессы изучены экспериментально и теоретически в плазме аномального сферического ТР в смеси N2-Ar. В теоретической части работы рассмотрены уравнения баланса для плотности заряженных частиц и уравнение Пуассона, дополненные уравнением теплопроводности. Последнее из них описывает влияние горячего катода на процессы в разрядном объеме. Показано также, что корректный учет прианодного падения потенциала играет ключевую роль для адекватного моделирования вольт-амперной характеристики сферического ТР.