ИСТИНА

Однородность структуры стеклоподобных металлических материалов в идеальном случае очень высока. Цель проекта – экспериментальное подтверждение предположения о том, что на поверхности гладкой сферической подложки можно получить плотные покрытия из такого материала с экстремально низкой шероховатостью. Такие покрытия востребованы для изготовления некоторых видов мишеней инерциального термоядерного синтеза (ИТС). Предполагается исследовать осаждение кристаллических и аморфных металлических покрытий на сферах с диаметром в диапазоне 10 - 1000 мкм. Аморфные металлические покрытия на сферах указанных размеров будут получены впервые. Одно из условий достижения цели – отсутствие контактов наносимого покрытия с твердыми поверхностями во время нанесения. Выполнения условия планируется добиться при помощи плазменно-пылевого метода нанесения покрытия, разрабатываемого авторами проекта. Суть метода – в удержании обрабатываемых частиц в плазме магнетронного разряда в непосредственной близости от распыляемой поверхности. Для сравнительного анализа покрытия будут наноситься на подложки больших размеров с использованием традиционных методов магнетронного напыления и механического ажитирования частиц-подложек. На основе исследования будет разработан метод получения покрытий со структурными характеристиками, соответствующими требованиям к внутренней оболочке двухоболочечной мишени ИТС.

Structure homogeneity of glassy metallic materials, in particular, of the flat film ones, is very high in ideal case. One can assume that on a smooth spherical substrate surface it is possible to obtain the dense coatings of such material with an extremely low roughness corresponding to the substrate one without any further processing. The purpose of the project is an experimental confirmation of this assumption. Such coatings are in demand for the manufacture of certain types of inertial confinement fusion (ICF) targets. The growth features of crystalline and amorphous metal coatings on the spheres of 10-1000 μm under various conditions of coating deposition with plasma ion sputtering will be studied in the project. The amorphous metal coatings on the spheres of specified diameters will be obtained and investigated for the first time. One of the conditions for achieving the goal is the absence of contacts of a deposited coating with any hard surfaces during the entire time of sputtering. The fulfillment of the condition is planned to be achieved using the dusty plasma method of coating, which is being developed by the authors of the project. The essence of the method is to hold the spheres in a magnetron discharge plasma in the immediate vicinity of the sputtered surface (1 – 3 mm). For a comparative analysis, the coatings will be deposited by magnetron sputtering on flat substrates of centimeter sizes, as well as on spheres of larger diameter and mass using traditional magnetron sputtering techniques with mechanical agitation of the substrate particles. On the basis of the research, the plasma method will be developed for obtaining the coatings with structural characteristics that meet the requirements for the inner shell of a ICF double-shell capsule concerning coating density, smoothness, symmetry, and the absence of microcracks.

- Будут выявлены параметры плазмы ВЧ магнетронного разряда, найдены условия и оптимальная конструкция системы электродов, позволяющие удерживать субмиллиметровые сферические частицы в плазме магнетронного ВЧ разряда в непосредственной близости от области распыления мишени. - Будут получены покрытия с составом, моделирующим состав внутренних оболочек лазерных мишеней. - Будут разработаны основы плазменно-пылевого метода для получения оболочек на сферических частицах с размерами субмиллиметрового диапазона, удовлетворяющих требованиям, которые предъявляются к мишеням для термоядерного синтеза, в части структуры, распределения компонентов и однородности толщины.

Проведено экспериментальное и теоретическое исследование вращательного движения плазменно-пылевых структур, находящихся во внешнем магнитном поле арочного типа с индукцией до 250 Гс. Показано, что механизм ускорения пылевых частиц за счет ионного увлечения не может объяснить вращение частиц, находящихся в столь слабых магнитных полях. Предложен новый механизм вращения, в основе которого лежит увлечение пылевых частиц атомами буферного газа, совершающих вращательное движение вследствие воздействия холловского потока электронов. Предложен механизм коагуляции частиц в плазме, базирующийся на асимметрии ионных потоков, индуцированной поляризацией заряда частицы в поле соседней частицы и определена функция распределения частиц по размерам и ее динамика. В рамках этого механизма объяснены наблюдающиеся свойства процесса коагуляции в аргон-силановой плазме. Теоретически предсказано и экспериментально обнаружено явление избирательной коагуляции заряженных пылевых частиц. Проведено исследование термостабильности пленок из аморфных материалов с различным содержанием компонентов ТахСoy , перспективных для применения в качестве барьерных слоев в технологии межслоевых контактов. Выявлена роль мощности, вкладываемой в плазму, в получении высококачественных барьеров. Предложен новый подход к нанесению покрытий на частицы, левитирующие в плазменно-пылевой ловушке вблизи приэлектродного слоя ВЧ разряда при наличии магнитного поля. В экспериментах продемонстрирована возможность удержания частиц, двигающихся по замкнутым траекториям вблизи области максимального энерговыделения в условиях, когда происходит заметное распыление ВЧ электрода. Проведено сравнение методов нанесения покрытий в традиционной схеме магнетронного распыления с частицами-подложками, ажитируемыми в псевдокипящем слое, и в схеме с ловушкой для частиц в плазме магнетронного разряда. Установлены различия в структуре покрытий, связанные с более интенсивной ионной бомбардировкой поверхности частиц во втором случае.