2019, ИВАНОВ, В. А., САХАРОВ, А. С., КОНЫЖЕВ, М. Е., ДОРОФЕЮК, А. А., КАМОЛОВА, Т. И., Иванов, Вячеслав Алексеевич

Взаимодействие импульсного потока плазмы с отрицательно заряженной (~100450 В) металлической поверхностью, частично покрытой диэлектрической пленкой толщиной ~1 мкм, приводит к возбуждению микроплазменных разрядов (МПР) на краю пленки [13] (Рис. 1). Механизм возбуждения МПР следующий. Под действием потока ионов внешняя поверхность пленки приобретает положительный электрический потенциал по отношению к металлу, вследствие чего на краю пленки возникает сильное электрическое поле порядка нескольких МВ/см. Это электрическое поле в результате дополнительного усиления на микроостриях металлической поверхности, инициирует автоэлектронную и взрывную электронную эмиссию из металла (Рис. 2), и, таким образом, приводит к развитию локализованных вблизи края диэлектрической пленки на поверхности металла МПР, в которых образуется плазма с характерными параметрами: плотность ~1020 см3, температура 0.5–1 эВ [4]. Высокое давление (~107 Па) плазмы и паров металла над локальной поверхностью расплавленного металла приводит к деформации поверхности расплава металле в виде вогнутой поверхности микрократера. В результате быстрого перемещения МПР по поверхности металла локальная расплавленная область охлаждается и затвердевает за короткое время менее 1 мкс вследствие отвода тепла вглубь металла. В результате происходит локальная термическая закалка поверхности металла и формируется микрократер. В импульсном МПР длительностью 20 мс возникают десятки кратеров с размерами от 0.1–10 мкм, перемещающихся со скоростью до 100 м/с. Одновременно с плавлением локальной области металла МПР испаряют диэлектрическую пленку, покрывающую поверхность металла (Рис. 3). В результате возбуждения на поверхности образцов из конструкционных металлов (титан, алюминий, сталь) 10 разрядов с импульсным электрическим током 100–600 А поверхность образцов площадью 2 см2 оказывается полностью переплавленной и очищенной от диэлектрической пленки (Рис.4).