ИНДУЦИРУЕМАЯ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ СТАЦИОНАРНАЯ СВЧ ПЛАЗМА НА ПО-ВЕРХНОСТИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ КЕРАМИК

Е. И. Мезенин; В. А. Степанов

doi:10.6060/rcj.2024681.5

Е. И. Мезенин Обнинский институт атомной энергетики НИЯУ МИФИ
В. А. Степанов ФГБУН Межведомственный центр аналитических исследований в области физики, химии и биологии при Президиуме Российской академии наук характер поверхностного плазменного разряда. Плазма на поверхности высокотемпературных оксидных керамик может быть инициирована за счет антенного эффекта об

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2024681.5

Ключевые слова: СВЧ-плазма, лазерное облучение, оксид циркония, высокотемпературная керамика, микроструктура

Аннотация

Исследовали одновременное лазерное и плазменное воздействие на материалы, при которых происходит синтез и сплавление высокотемпературных оксидных фаз, а также формируется сплошная бездефектная поверхность. Первичное инициирование плазмы в результате пробоя воздуха достигается специальной конфигурацией составного СВЧ-вибратора, в который входят четверть- и полуволновые антенны. С помощью полуволнового вибратора можно локализовывать зону плазменной обработки керамики. Тип керамики, примесный состав и состояние ее поверхности оказывают влияние на характер поверхностного плазменного разряда. Плазма на поверхности высокотемпературных оксидных керамик может быть инициирована за счет антенного эффекта области лазерного облучения, когда нагретый диэлектрик является ионным проводником и частью СВЧ-вибратора. Показана возможность инициирования плазмы в условиях СВЧ воздействия на облучаемую лазером поверхность керамических материалов. В условиях лазерного (длина волны 10,6 мкм) плавления и кристаллизации цирконата кальция и кальций-стабилизированного оксида циркония развитая микроструктура керамики исчезает и образуется гладкая без макроскопических дефектов поверхность при дополнительном воздействии СВЧ (2,45 ГГц) плазмы.

Литература

Ting Guo, Chao Wang, Junyong Zeng,Wenqi Wang and Zhenyu Zhao. Micromachines 2023. N 14. P. 520. DOI: 10.3390/mi14030520.

Duran Kaya, Mohamed Abdelmoula, Gökhan Küçüktürk, David Grossin and Artemis Stamboulis. Materials 2023. N 16. P. 2507. DOI: 10.3390/ma16062507.

Ho C. Y., Hsia Hwa, Zhou Liangliang, Xiong Chang-Wei, Qiao Dongkai. Research Square .2021. DOI: 10.21203/rs.3.rs-903184/v1.

Nedyalkov N., Dilova T., Dikovska A., Nikov Ru., Nikov Ro., Koleva M., Stankova N., Daskalova Al. and Angelova L. Journal of Physics: Conference Series, Volume 2240, 22nd International Summer School On Vacuum, Electron and Ion Technologies (VEIT 2021). DOI: 10.1088/1742-6596/2240/1/012044.

Musyarofah Musyarofah, Yuliani P Sari, Allif R Hilmi, Muhammad Z Asrori, Triwikantoro, Mochamad Zainuri, Byung-Nam Kim and Suminar Pratapa. Materials Research Express 2023. V. 10. P. 055002. DOI: 10.1088/2053-1591/acd521.

Hiroaki Furuse, Daichi Kato, Koji Morita, Tohru S. Suzuki and Byung-Nam Kim. Materials 2022. V. 15. P. 8157. DOI: 10.3390/ma15228157.

Xiaoan Lv, Xianhui Li, Junwei Huang, Changchun Ge and Qi Yu. Materials 2022. V. 15. P. 7309. DOI: 10.3390/ma15207309.

Andreev P., Drozhilkin P., Alekseeva L., Smetanina K., Rostokina E., Balabanov S., Boldin M., Murashov A. and Shcherbak G. Coatings 2023. V. 13. P. 240. DOI: 10.3390/coatings13020240.

Podbolotov K., Moskovskikh D., Abedi M., Suvorova V., Nepapushev A., Ostrikov K. (Ken), Khort A. Journal of the European Ceramic Society 2022. V. 43. P. 1343–1351. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2022.11.036.

Waqas A. Toor, M. Ashraf, Anis U. Baig, Nauman Shafqat, Raafia Irfan. Atmospheric Pressure Microwave Plasma System and Applications. 2018 IEEE International Conference on Plasma Science (ICOPS). P. 1–1. DOI: 10.1109/ICOPS 35962.2018.9576019.

Egorov S.V., Bykov Yu.V., Eremeev A.G., Sorokin A.A. Radiophysics and Quantum Electronics. 2013. V. LVI. N 8–9. P. 637–645.

Bykov Y.V., Egorov S.V., Eremeev A.G., Plotnikov I.V., Rybakov K.I., Sorokin A.A., Kholoptsev V.V. Technical Physics. 2018. V. 63. N 3. P. 391–397. DOI: 10.1134/S1063784218030052.

Loshchinin IU.V., Razmakhov M.G., Pakhomkin S.I., Lutsenko A.N. Trudy VIAM («Proceedings of VIAM»). 2019. N 6. (78). P. 95–103.

Okovityi V.A., Okovityi V.V., Astashinskii V.M., Uglov V.V., SHimanskii V.I., CHerenda N.N. Science and Technique. 2018. V. 17. N 5. P. 378–389.

Savushkina S.V., Polianskii M.N., Vysotina E.A., Ashmarin A.A. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2018. V. 329. N 10. P. 30–39.

Khaled Q. Al Hamad, Bashar A. Al-Rashdan, Jad Q. Ayyad, Leen M. Al Omrani, Ayat M. Sharoh, Adnan M. Al Nimri, Fatma T. Al-Kaff. J. Prosthodontics 2022. V. 31. N 8. DOI: 10.1111/jopr.13553.

Zipeng Guo, Lu An, Sushil Lakshmanan, Jason N. Armstrong, Shenqiang Ren, Chi Zhou. J. Manuf. Sci. Eng. 2022. V. 144. N 2. P. 021010–0211018.

Swee Leong Sing, Wai Yee Yeong, Florencia Edith Wiria, Bee Yen Tay, Ziqiang Zhao, Lin Zhao, Zhiling Tian, Shoufeng Yang. Rapid Prototyping Journal. 2015. V. 23 N 3. P. 611–623. DOI: 10.1108/RPJ-11-2015-0178

Xiang Zhang, Nan Li, Xin Chen, Mark Stroup, Yongfeng Lu, Bai Cui. J. Materials Research. 2022. N 38. P. 187–197. DOI: 10.1557/s43578-022-00766-0.