Показана опасность традиционных химических технологий обеззараживания воды. Приведены основные недостатки дезинфекции воды под действием ультрафиолетового облучения. Обоснована перспективность применения плазменных технологий. Дана краткая характеристика физико-химических преобразований в воде под воздействием плазмы, по аналогии с другими физическими воздействиями, сопровождающимися кавитацией. Представлен обзор наиболее интересных, по мнению авторов, технических решений в области плазменной обработки воды. Подчеркнута необходимость исследований последствий воздействия на воду высоких энергий.
Рассмотрены теоретические основы очистки сточных вод от тяжелых металлов под воздействием лазерного излучения. Показана возможность осаждения ионов тяжелых металлов путем перевода их в гидроксиды и гидрокарбонаты в результате химических преобразований веществ под действием кавитации. Объектом исследований является причина химических преобразований веществ в процессе кавитации. Предмет исследований – природа эффекта люминесценции, сопровождающего процесс развитой кавитации. При проведении исследований использован экспериментальный метод совместной синхронизированной фиксации импульсов давления и светоэмиссии при разрыве и коллапсе кавитационных каверн объемной жидкости с помощью двухканального запоминающего осциллографа. Экспериментально доказано возникновение соновспышек при расширении каверн в жидкости, что не подтверждает гипотезу о тепловой природе сонолюминесценции.
Исследована пространственно-временная динамика плазмы симметричного двухчастотного 81 МГц/1.76 МГц емкостного разряда под действием поля низкой частоты 1.76 МГц. С помощью метода фазово-разрешенной оптической эмиссионной спектроскопии получена динамика интенсивности излучения аргона и ксенона в плазме. Выполнены измерения функции распределения электронов по энергии в центре разряда с помощью зонда Ленгмюра и измерения плотности электронов с помощью СВЧ-зонда. Основным результатом является динамика отношений интенсивности выделенных линий аргона и ксенона в зависимости от разных условий: при давлениях 40, 200 и 400 мТорр, амплитуде напряжения НЧ 100, 200 и 400 В, вложенной мощности на 81 МГц 3 Вт и 15 Вт. Исследована динамика высокоэнергичных электронов на основе двухтемпературной аппроксимации функции распределения электронов по энергии.
Рассмотрены вопросы влияния геометрических условий фокусировки лазерного излучения на поверхность плазмообразующей мишени лазерно-плазменного источника ионов. В частности, экспериментально установлено наличие двух максимумов ионной эмиссии в области плотности потока лазерного излучения, превышающего 1015 Вт/м2. Предложена возможная интерпретация этого эффекта.
Рассмотрены физические процессы, протекающие в атмосфере при создании лазерным излучением каналов слабой ионизации. Предложена схема передачи электромагнитной энергии и рассчитаны параметры, необходимые для ее технической реализации. Исследован вариант передачи электромагнитной энергии с использованием «плазменного зеркала» в атмосфере. Оценены частоты, длительности и энергии лазерных импульсов, при которых формируется канал слабой ионизации в атмосфере и ионосфере.
Представлен клинический случай лечения острого кератоконуса путём введения в переднюю камеру аутологичной плазмы, обогащённой тромбоцитами. Клиническое и морфологическое улучшение зафиксировано с первого для после операции, отёк и буллёзные изменения полностью разрешились в течение 3 недель. Побочных эффектов не отмечалось. Результаты подтверждены данными оптической когерентной томографии переднего отрезка. Введение в переднюю камеру аутологичной плазмы, обогащённой тромбоцитами, при остром кератоконусе — это безопасный и эффективный метод лечения.
Представлены принцип работы и конструкция планарного магнетрона для нанесения покрытий из чистого бора. Особенностью устройства является использование термоизолированного катода-мишени из чистого кристаллического бора, нагреваемого вспомогательным слаботочным разрядом для обеспечения стабильного функционирования магнетронного разряда. Это позволяет реализовать в магнетроне как непрерывный режим работы, так и импульсный режим самораспыления, при котором в плазме разряда ионы бора превалируют над ионами рабочего газа. Другой особенностью магнетрона является использование щелевого анода специальной конструкции, обеспечивающего стабильную и длительную работу устройства при осаждении на поверхность анода неэлектропроводной пленки бора. При использовании импульсного разряда с амплитудой тока 40 А при длительности импульсов 400 мкс и частоте их повторения 25 Гц скорость нанесения покрытий из чистого бора на подложку, установленную на расстоянии 10 см от катода, была сравнима со скоростью нанесения покрытий в магнетронном разряде с постоянным током 300 мА и составляла 20-30 нм/мин.
По излучению молекулы оксида титана (TiO) была проведена оценка газокинетиче-
ской температуры плазмы в реакции синтеза микрочастиц диоксида титана
(TiO2 ) с нанесенными на них наночастицами меди (Cu). Реакции синтеза иницииро-
вались СВЧ-излучением мощного гиротрона в смеси порошков диоксида титана и
меди. В результате были получены материалы, включающие в свой состав микро-
размерные частицы диоксида титана округлой формы размером от 10 мкм до
200 мкм с нанесенными на их поверхность наночастицами меди. Концентрация
меди в смесях порошков менялась от 0,1 % до 20 % по весу. Газокинетическая тем-
пература оценивалась по спектру излучения
-системы молекулы TiO в диапазоне
от 700 нм до 720 нм. Полосы в этом диапазоне обусловлены электронными перехо-
дами между молекулярными состояниями А3Ф–Х3
. Увеличение концентрации ме-
ди в смеси порошков не приводило к СВЧ-пробою, пробой произошел при примене-
нии инициатора. Показано, что с изменением концентрации меди синтез
осуществляется при одинаковых газокинетических температурах 5500
500 К,
которые, таким образом, не зависят от содержания меди в смеси порошков.
Выполнен расчет электрического поля на поверхности металлического электрода, покрытого сплошной диэлектрической пленкой, и погруженного в плазму, при от-рицательном потенциале электрода , когда параметр e существенно превышает температуру Te электронов ( ). Установлено, что в результате зарядки внешней поверхности пленки толщиной 10–1000 нм потоком положительных ионов из плазмы внутри пленки возникает сильное электрическое поле, величина которого может достигать значений 110 МВ/см при плотности плазмы 10121013 см3 и температуре электронов Te = 10 эВ. В разрывах диэлектрической пленки величина электрического поля соизмерима с величиной поля внутри пленки. На поверхности диэлектрической пленки и на чистой поверхности металла без пленки величина электрического поля в плазме существенно меньше полей внутри пленки. Сильные электрические поля внутри пленки и в ее разрывах могут приво-дить к электрическому пробою внутри пленки или в ее разрывах. Электрический пробой диэлектрической пленки может инициировать униполярные дуги на металлах, возбуждать микроплазменные разряды и образовывать центры взрывной электронной эмиссии на поверхности металлов в плазме.