CC BY
28
ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ
А.Р. Ризун, Ю.В. Голень, Т.Д. Денисюк
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО РАЗРУШЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Институт импульсных процессов и технологий НАН Украины, просп. Октябрьский, 43 А, г. Николаев, 54018, Украина
Введение
Применение электрогидравлических установок (ЭГУ) для разрушения материалов требует быстрого и надежного расчета характеристик основного воздействующего инструмента - электрического разряда (ЭР) цилиндрической симметрии. Мощность разряда достигает 109 Вт, длительность -порядка (5 - 20)-10-6 с. Особенно необходимы сведения для первого полупериода тока, поскольку именно в это время формируется основная волна сжатия. Давления, развиваемые ЭР в первый полупериод, достигают порядка 109 Па, вещество в канале разряда (КР) представляет собой плотную плазму с температурой около (10 - 50)-103 К. Методика расчета
Учет нелинейных эффектов распространения волн сжатия и эффектов неидеальности плазмы очень усложняет расчет параметров ЭР. Однако использование экспериментально установленного универсального для всех критических разрядов закона ввода мощности в канал разряда и приближения Кирквуда-Бете для расчета гидродинамических характеристик волн сжатия позволяют все мно-
а 0
гообразие явлений ЭР свести к единому критерию подобия разрядов - числу Маха (М) М =- [1].
С 0 т
Для разрядов цилиндрической симметрии систему в безразмерном виде запишем так:
d2 1 + M — ,1 -M —
d y =_z_. Л + M. dn - 3 3 z
d*2 1 - M — 2- z dx 41 - ¿Л-
(1)
П =
M2 (k -1)
k-1
kM2g + BJ k -1
k-1
2 B ^ 2k
z = ^ kM 2g +
d£=ZW - 2 y ^.d—
dx y
f (x) =
4
y dx 0 < x < 0,5
4(1 - x) 0,5 < x < 1 0 1 < x
(2)
(3)
(4)
(5)
© Ризун А.Р., Голень Ю.В., Денисюк Т.Д., Электронная обработка материалов, 2003, № 4, С. 74-84.
В табл.1 (х) = 0,5. В систему (1) - (4) введены следующие безразмерные величины: х = t / т, где х - время первого полупериода; у = а / а0, где а - текущий радиус, а0 - характерный радиус, приближенно равный радиусу КР к концу первого полупериода; Ь = с / с0, где с - скорость
рт2
звука, с0 - скорость звука в покоящейся жидкости; д =-—, где р - давление в КР, р0 - плотность
Р0 а0
Нт2
невозмущенной жидкости; п = —- энтальпия, где у - эффективный показатель адиабаты плазмы
а02
- 1,26.
Уравнения (1) - (3) получены для уравнения воды, взятого в форме Тэта: уравнения (1) - (2) определяют соотношение между скоростью расширения КР и энтальпией, (3) - связывает энтальпию и давление в КР.
Уравнение (4) выражает закон сохранения мощности, (5) - эмпирически установленный закон выделения энергии в КР, нормированный на Е/х, где Е - энергия, выделившаяся за время х. Последнее уравнение, связывающее все рассмотренные величины, получено в [1]:
4 у - 12 Е
а0 =±-т2—, (6)
ПР0 1
где I - длина разрядного промежутка.
Система (1) - (6) позволяет найти гидродинамические характеристики разряда: радиус а, скорость а и давление р, если известны энергия Е, выделившаяся за время х на длине разрядного промежутка - I. Решения уравнений (1) - (6) позволяют получение более простых расчетных формул для Е и х по заданным параметрам разрядного контура, а также нахождение способа определения электрических характеристик разряда в первый полупериод. Расчет характеристик электроразрядов
Для ЭР технологии разрушения наиболее характерно число Маха М = 0,5. Система уравнений (1) - (6) интегрирована в более широком интервале чисел Маха от 0,1 до 1. Начальные условия варьировались следующим образом:
У0 = 0,05 - 0,15; у, = 0,05 - 0,20; д0 = 0,1 - 0,5.
При таких значениях радиусов, скоростей и давлений процесс расширения КР определяется только режимом выделения энергии.
Результаты вычислений для М = 0,5 сведены в табл.1. Анализ расчетов показал, что величины у и у, то есть радиус и скорость его расширения, могут быть представлены единой зависимостью и аппроксимированы полиномом четвертой степени с точностью порядка 10% .
у = 0,034 + 0,621х + 1,42х2 - 1,67х3 + 0,626х4 , у = 0,375 + 5,41х - 13,8х2 + 14,4х3 - 5,55х4.
Величины С, в значительной степени определяются числом М и для значений М = 0,5 может быть выражено полиномом:
С=1,44 + 0,372х - 0,726х2 - 1,28х3 + 0,83х4. Переход к размерным величинам проводится по соотношениям
а = а0у; а = — у р = Р0 д>,5.
Величины у, у, д для соответствующего значения М = 0,5 берутся или из представленных выше полиномов, или из табл.1.
Таблица 1. Результаты расчета характеристик электроразряда
Цилиндр М = 0,5, Дх) = 0,5
х у у д х у у д
0,02 0,103 0,202 0,399 0,80 0,846 0,968 0,962
0,04 0,108 0,299 0,556 0,85 0,894 0,94 0,881
0,06 0,116 0,420 0,768 0,90 0,940 0,913 0,804
0,08 0,125 0,542 0,978 0,95 0,985 0,884 0,730
0,10 0,137 0,651 1,151 1,0 1,028 0,856 0,659
0,12 0,151 0,743 1,277 1,1 1,111 0,804 0,542
0,14 0,167 0,815 1,362 1,2 1,189 0,762 0,457
0,16 0,184 0,872 1,415 1,3 1,264 0,725 0,392
0,18 0,202 0,917 1,446 1,4 1,335 0,694 0,342
0,20 0,220 0,951 1,463 1,5 1,403 0,667 0,301
0,25 0,269 1,008 1,472 1,6 1,468 0,643 0,269
0,30 0,321 1,040 1,461 1,7 1,531 0,621 0,242
0,35 0,373 1,059 1,447 1,8 1,592 0,602 0,219
0,40 0,426 1,070 1,433 1,9 1,652 0,584 0,200
0,45 0,480 1,078 1,421 2,0 1,709 0,569 0,183
0,50 0,534 1,083 1,410 2,2 1,820 0,541 0,156
0,55 0,588 1,079 1,373 2,4 1,926 0,517 0,136
0,60 0,642 1,065 1,304 2,6 2,027 0,496 0,119
0,65 0,695 1,045 1,221 2,8 2,125 0,478 0,106
0,70 0,746 1,021 1,133 3,0 2,219 0,462 0,095
0,75 0,797 0,995 1,047 3,1 2,265 0,455 0,090
Исходя из экспериментально установленного факта, все характеристики разряда определяются четырьмя параметрами: начальным напряжением и, накопительной емкостью С, индуктивностью
цепи Ь и длиной разрядного промежутка /. Учитывая, что т = п из соотношения работы [2]
.. .. .. си2/
определяем долю энергии, выделившуюся в первый полупериод от всей запасенной
у = (п2 П )3, П= Ар
пи 24ьс
где V- доля энергии, выделившаяся в первый полупериод; А - искровая постоянная, равная для разрядов, инициируемых высоким напряжением, 105 В2 с/м2. Тогда после несложных преобразований
V.
а = 0,8 Ь)4 (ис) (р0/Р у, а = 0,25и 12 V14 (р0 Ь/)-14 у, р = 0,066 (и2) (Ь/)-^ д.
При более точных расчетах длительность первого полупериода следует вычислять по формуле т = п^ЬС (1 + п2П).
При исследовании воздействия электроразрядов на обрабатываемый материал необходимо знать следующие характеристики канала: работу, совершаемую над окружаемой средой А; интенсивность такого воздействия А ; энергию плазмы Ж; скорость ее изменения Ж ; режим ввода электрической энергии в канал и общую мощность.
Используя подход, аналогичный изложенному выше, будем иметь соответственно для М, равного 0,5, и закона ввода мощности в виде равнобедренного треугольника Дх) = 0,5:
л
А = | рШ - 0,26Си V / (хА),
/(хА )05 = 0,006 - 0,19х + 2,01х2 - 0,278х3 - 0,94х4,
А = р1^ = 0,083 ^^ / ( ха ),
Ш ]_/2
/(хА )0 5 = 0,06 + 1,27х + 11,1х2 - 19,3х3 + 8,01х4,
^ рУ си2 2 си2 ,, , . = = ^т VУ2 =—у/ (х.)
у -12 2
/(хж )0 5 = 0,073 - 0,96х + 5,52х2 - 4,49х3 + 0,847х4
К = си2 = ^ / („ ),
2 Шх п*ЛС
6,281/
/(х. ) = 0,317-2,46х + 30,0х2 -55,1х3 + 27,05х'
Е = ■
Си V
2
2 х2
0 < х < 0,5
4х-2х2 -1 0,5 < х < 1
Е =
с/2и V 6,28^
4х
1 < х,
0 < х < 0,5
4(1 -х) 0,5 < х < 1
0
1 < х.
Кроме представленных формул, расчеты сведены в табл.2.
Таблица 2. Характеристики канала разряда для числа Маха М = 0,5
0
0
х / ( ха ) / ( х а ) /(хш ) /(х. )
0,1 0,005 0,260 0,017 0,332
0,2 0,052 0,670 0,670 0,625
0,3 0,130 0,979 0,139 0,945
0,4 0,245 1,302 0,248 1,261
0,5 0,386 1,515 0,365 1,605
0,6 0,553 1.766 0,528 1,140
0,7 0,737 1,730 0,630 0,750
0,8 0,905 1,566 0,686 0,392
1,0 1,171 1,151 0,689 -0,29
Для расчета электрических характеристик канала разряда воспользуемся соотношением, полученным в работе [2]:
А = Р "(у - 1)о'
где с - удельная проводимость канала разряда.
Отсюда а = р0| — | д(у -1) 1 Л \ Сопротивление КР R =—/—- или, переходя к безразмерным
^ т ) па а
/(у - 1)Лт2 величинам, R = -
Ро а04 2
Величина 1/ду2 аппроксимируется полиномом шестой степени
((ду2 ) = 84 - 541х +1290х2 -1089х3 - 423х4 + 1173х5 - 492х6. Мощность, задаваемая _Дх) = 0,5, дает возможность вычислить ток с помощью выражения
пао4Ро
R (-1)Л>2т52
^ 4 хду2, 0 < х < 0,5,
^4 (1 - х )ду2, 0,5 < х < 1, 0, 1 < х,
где подкоренное выражение, характеризующее величину безразмерного тока, может быть аппроксимировано выражением
/0,5 = 0,0945 - х + 10,7х2 - 13,4х3 + 3,67х4. Величина напряжения на разрядном промежутке / соответственно выразится
х(ду2)-1, 0 < х< 0,5,
/Л '2
и = ж/Л
Уг
т
у/4 (1 - х )(ду2)) 0,
5 < х < 1,
1 < х,
где подкоренное выражение, характеризующее падение напряжения в безразмерном виде, аппроксимируется уравнением
и0,5 = 4,39 - 0,817х - 19,9 х2 + 33,6 х3 - 17,2 х4.
На рис.1 и 2 представлены данные расчетов и экспериментов для разрядов с параметрами для электроразрядного дробления: начальное напряжение и = 5-104 и 4-104 В емкость батарей С = 6-10-6 Ф, индуктивность Ь = 1,1 • 10-6 Гн, / = 0,04 м. Кривые 3, 6 получены экспериментально; кривые 1-2 и 4-5 - расчетным путем для напряжения 5-104 и 4-104 В соответственно; 2 и 5 вычислены при учете неадиабатичности процесса - равномерной потери 60% энергии за время от 0,5 до 1,5 х. Как видно из рисунков, подобный учет неадиабатичности слабо сказывается на активной стадии разряда, когда по каналу протекает ток, однако эти потери во многом определяют процесс пульсации пузыря на послеразрядной стадии.
Немаловажным является установление влияния изменения индуктивности, напряжения и емкости разрядной цепи на динамические характеристики канала разряда. При эксплуатации установок необходимо использовать согласованные разряды, поскольку именно они обеспечивают наибольший КПД, то есть наибольшую долю энергии, выделившуюся в первый полупериод, и максимальную амплитуду в волне сжатия. Это обычно разряды, в которых в первый полупериод выделяется около 80% всей запасенной в конденсаторе энергии. Оптимальные условия преобразования электрической энергии в механическую можно определить, варьируя параметры и, Ь, С и /, кроме того, изменением этих параметров можно добиться оптимальных условий работы установки, связанных с частотой следования импульсов и с особенностью разрушаемого материала, то есть его прочностью.
2 4 6 8 10 6 с
Рис.1. Ток канала разряда
Я, Ом
2 4 6 8 Ю"6с
Рис.2. Сопротивление канала разряда
Проследим изменение характеристики канала разряда при изменении индуктивности цепи Ь. Получать индуктивность заданной величины можно, меняя длину подводящих проводов.
Для примера рассмотрим действующую ЭГ установку с параметрами: и = 42-103В, С = 3-10-6 Ф, I = 0,06 м, Ь = (5, 10, 15, 20)-10-6 Гн. Разряд в воде инициируется высоким напряжением, поэтому искровая постоянная А = 105 В2-м/с2.
Для перечисленных величин индуктивностей будем иметь соответственно изложенной методике:
1) Ь = 5-10-6 Гн, Е = 1453 Дж, т = 14,56 -10-6 с, а0 = 0,454-10-2 м;
2) Ь = 10-10-6 Гн, Е = 1294 Дж, т = 19,89 -10-6 с, а0 = 0,516-10-2 м;
3) Ь = 15-10-6 Гн, Е = 1210 Дж, т = 23,95 -10-6 с, а0 = 0,556-10-2 м;
4) Ь = 20-10-6 Гн, Е = 1153 Дж, т = 27,35 -10-6 с, а0 = 0,587-10-2 м.
С помощью расчетов показано уменьшение величины энергии Е в 1,25 раза, выделившейся в первый полупериод, и увеличение времени ее выделения почти в 2 раза.
Это привело к уменьшению пикового давления от 1,7-108 до 0,9-108 Па, тока - от 19-103 до 11 - 103А, скорости расширения канала разряда - от 340 до 230 м-с-1.
Характер изменения во времени давления, тока и скорости расширения канала разряда в зависимости от величины индуктивности показан на рис.3 - 5.
Результаты и обсуждение
Таким образом, уменьшение индуктивности приводит к резкому увеличению интенсивных характеристик разряда. Поскольку очень часто условия эксплуатации установки требуют использования максимальных напряжений, которые определяют длину стабильно пробиваемых разрядных промежутков, а индуктивность определяется конструкцией установки, единственным, легко варьируемым фактором, оказывается емкость. Поэтому определим на примере конкретной ЭГ установки для дробления материалов характер изменения параметров канала разряда в зависимости от величины емкости.
Параметры разрядной цепи и = 42-103 В, Ь = 7-10-6 Гн , I = 0,06 м, С = (3, 6, 9, 15) -10-6 Ф.
Результаты расчетов представлены в табл. 3.
Из таблицы видно, что скорость расширения КР, величина пикового давления и удельная проводимость не изменяются с увеличением емкости. Сопротивление канала резко падает, а ток, радиус и длительность разряда значительно увеличиваются.
Максимальная величина тока при емкостях (3, 6, 9, 15)-10- Ф составляет (16, 23 , 31, 43)-103А, величины радиусов (4,9; 61; 7,3; 9,1)-10-2м.
Увеличение емкости позволяет, не меняя величины давления, значительно увеличить энергию, расходуемую на перемещение жидкости в течение данного импульса, и тем самым увеличить производительность установки. Однако увеличение энергии, выделившейся в первом полупериоде, не пропорционально увеличению энергии в накопительных конденсаторах. Действительно, в конденсаторах накапливается энергия пропорционально емкости. Для величин С = (3, 6, 9, 15)-10-6 Ф имеет место соотношение (1:2:3:5), а для выделившейся энергии (1374; 2448; 3431; 5252) Дж получено соотношение 1:1,8:2,5:3,9, и в этом смысле КПД установки падает. Величина импульсов волны сжатия также непропорциональна увеличению емкости. Действительно, при постоянном давлении импульс пропорционален длительности заряда и, следовательно, величинам т: 16,9; 23,2; 28; 36; или в отношении 1:1,36:1,65:2. Указанное обстоятельство следует учитывать при отработке технологии и усовершенствовании ее на действующих ЭГУ и проектировании новых моделей. Полученные зависимости необходимы при расчетах параметров ЭГУ, планируемых для работы в поточных линиях.
Рассмотрим влияние начального напряжения на разрядном промежутке на электрические характеристики. При этом использование неоправданно больших напряжений уменьшает технологичность установки, приводит к быстрому износу электродов, увеличивает вероятность пробоя на соседние детали, способствует возникновению перенапряжений, требует увеличения габаритов блока накопителей и так далее.
На рис. 6 - 8 представлены найденные зависимости для разряда с параметрами С = 3-10-6 Ф, I = 0,06 м, Ь = 7-10-6 Гн, и = (20; 30; 42; 50)-10 -3 В.
Исходные для расчетов данные:
1) и = 2-104 В, Е = 510,8 Дж, т = 21,2 -10-6 с, а0 = 0,422-10-2 м;
2) и = 3-104 В, Е = 877,1 Дж, т = 18,36 -10-6 с, а0 = 0,450-10-2 м;
3) и = 42-104 В, Е = 1347 Дж, т = 16,93-10-6 с, а0 = 0,4827-10-2 м;
4) и = 50-104 В, Е = 1733 Дж, т = 16,4 -10-6 с, а0 = 0,504-10-2 м.
Увеличение напряжения приводит к росту всех показателей разряда: тока, скорости расширения и давления.
Однако, как и в случае с емкостью, увеличение запасенной энергии не пропорционально росту уже рассмотренных величин. Действительно, запасенная энергия увеличивается пропорционально квадрату напряжения: 4:9:17,5:25, то есть 1:2,25:4,36:6,25, а энергии, выделившиеся в первый полупериод, имеют соотношение 1:1,72:2,7:3,4. Пиковое давление составляет (780; 1007; 1448; 1678)-105 Па или 1:1,37:1,9:2,16.
В отличие от емкости увеличение начального напряжения приводит к значительному росту давления, и в этом смысле увеличение напряжения, как и снижение индуктивности, крайне желательно.
Р, 10 8 Па
¿,Ю"6с
5 10 15 20
Рис.3. Давление е канале разряда при различных индуктиеностях
Рис.4. Ток в канале разряда при различных индуктиеностях
Рис. 5. Скорость перемещения стенки канала при различных индуктивностях
С = 3-10-6 Ф ; х = 16,93-10-6 с ; Е = 1374 Дж; а0 = 0,4827-10-2 м
х М0-6 а -10-3 V р-108 ст-104 R /-103 и-103
0,05 0,846 0,386 74,14 0,675 0,260 49,34 0,574 28,30
0,10 1,693 0,483 211,03 1,399 0,538 15,24 1,460 22,24
0,15 2,539 0,724 276,6 1,448 0,557 6,54 2,728 17,85
0,20 3,385 0,965 296,5 1,366 0,525 3,90 4,080 15,91
0,25 4,232 1,207 305,1 1,301 0,500 2,62 5,565 14,58
0,30 5,078 1,448 307,7 1,260 0,485 1,88 7,200 13,52
0,40 6,771 1,979 310,84 1,204 0,463 1,05 11,10 11,69
0,50 8,463 2,510 310,84 1,179 0,454 0,668 15,58 10,41
0,60 10,156 3,041 305,1 1,080 0,419 0,493 16,23 7,999
0,70 11,848 3,524 293,7 0,943 0,363 0,424 15,15 6,426
0,80 13,541 4,006 279,4 0,797 0,307 0,388 12,93 5,020
0,90 15,234 4,489 265,2 0,659 0,253 0,374 9,315 3,485
1,0 16,926 - - - - - 0 0
С = 6-10-6 Ф ; х = 23,2-10-6 с ; Е = 2448 Дж; а0 = 0,6529-10-2 м
0,05 1,160 0,522 73,17 0,657 0,253 27,69 0,873 24,17
0,10 2,320 0,653 208,2 1,362 0,524 8,55 2,221 18,99
0,15 3,480 0,979 272,9 1,410 0,542 3,673 4,152 15,24
0,20 4,64 1,306 292,6 1,331 0,512 2,189 6,210, 13,59
0,25 5,800 1,632 301,1 1,267 0,487 1,471 8,469 12,45
0,30 6,960 1,959 303,9 1,228 0,472 1,054 10,95 11,55
0,40 9,286 2,677 306,7 1,172 0,451 0,591 16,89 9,990
0,5 11,60 3,395 306,7 1,148 0,442 0,375 23,71 8,897
0,60 13,92 4,113 301,1 1,061 0,408 0,277 24,70 6,833
0,70 16,24 4,766 289,8 0,919 0,353 0,238 23,06 5,488
0,80 18,56 5,419 275,8 0,776 0,299 0,218 19,68 4,288
0,90 20,87 6,072 261,7 0,642 0,247 0,210 14,17 2,977
1,0 23,199 - - - - - 0 0
С = 9• 10-6 Ф ; х = 27,97-10-6 с ; Е = 3431 Дж; а0 = 0,780-10-2 м
0,05 1,399 0,624 72,50 0,646 0,248 19,75 1,115 22,01
0,10 2,797 0,780 206,3 1,338 0,514 6,100 2,838 17,30
0,15 4,196 1,170 270,5 1,384 0,532 2,620 5,301 13,88
0,20 5,595 1,560 290,0 1,307 0,503 1,561 7,928 12,37
0,25 6,993 1,950 301,1 1,244 0,479 1,049 10,813 11,34
0,30 8,392 2,340 303,9 1,205 0,464 0,752 13,99 10,52
0,40 11,18 3,198 303,9 1,151 0,443 0,422 21,57 9,09
0,5 13,98 4,057 298,4 1,128 0,434 0,268 30,27 8,10
0,60 16,78 4,915 287,2 1,042 0,401 0,197 31,54 6,22
0,70 19,58 5,695 273,3 0,902 0,347 0,170 29,45 4,99
0,80 22,37 6,475 266 0,792 0,293 0,155 25,12 3,90
0,90 25,17 7,255 259,3 0,630 0,242 0,150 18,10 2,71
1,00 27,97 - - - - - 0 0
С = 15-10-6 Ф ; х = 35-10-6 с ; Е = 5252 Дж; а0 = 0,975-10-2 м
0,05 1,775 0,782 71,59 0,629 0,242 12,9 1,514 19,54
0,10 3,550 0,978 203,7 1,304 0,502 3,985 3,854 15,35
0,15 5,325 1,466 267,1 1,350 0,519 1,711 7,202 12,32
0,20 7,100 1,955 286,3 1,274 0,490 1,020 10,77 10,98
0,25 8,875 2,444 294,6 1,213 0,467 0,685 14,69 10,07
0,30 10,65 2,933 297,4 1,175 0,452 0,491 19,01 9,34
0,40 14,20 4,008 300,1 1,222 0,432 0,276 29,31 8,07
0,5 17,75 5,083 300,1 1,099 0,423 0,175 41,14 7,19
0,60 21,30 6,158 294,6 1,016 0,391 0,129 42,85 5,52
0,70 24,85 7,136 283,6 0,880 0,338 0,111 40,01 4,43
0,80 28,40 8,113 269,8 0,743 0,286 0,102 34,14 3,46
0,90 31,95 9,091 256,1 0,614 0,236 0,098 24,59 2,406
1,0 35,50 - - - - - 0 0
Рис. 6. Ток в канале разряда при различных начальных напряжениях
Рис. 7. Скорость перемещения стенки канала при различных начальных напряжениях
Заключение
Таким образом, U, C, L по-разному и довольно сложным образом влияют на характеристики канала разряда, и для определенного вида ЭГУ их совокупность должна быть подобрана отдельно.
Предложенная методика позволяет это сделать для каждого конкретного случая и получить все характеристики ЭГУ не прибегая к сложным расчетам.
Полученное хорошее совпадение результатов расчетов и экспериментов позволяет рекомендовать предложенную методику для практических расчетов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Наугольных К.А., Рой Н.А. Электрические разряды в воде. М., 1971.
2. Кривицкий Е.В., Шамко В.В. Переходные процессы при высоковольтном разряде в воде. Киев, 1979.
Поступила 24.12.02
Summary
The designed technique allows to establish by a computational way, avoiding composite and expensive experiments, hydrodynamic and electrical characteristics of electrocategory (electrodischarge) for different given technological conditions of parameters of a discharge circuit. As an example the calculations of the hydrodynamic and electrical characteristics with reference to parameters of discharge circuits of the elec-trohydraulic installations on splitting of nonmetallic stuffs are executed (made).
А.С. Сафаров, Д.М. Шукурова, А.Х. Икрамов, Т.Ж. Арсланова
ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДА НА КРЕМНИИ
Ташкентский государственный технический университет им. А.Р. Беруни, ул. Университетская, 2, г. Ташкент, 700095, Узбекистан
Структура поверхности кристалла представляет интерес при изучении процесса окисления полупроводниковых образцов. С этой точки зрения является важным выяснение связи структуры поверхности кристалла с природой и энергией образования поверхностных комплексов адсорбат -адсорбент.
Цель данной работы - изучение процесса образования оксида кремния на начальном этапе окисления с учетом адсорбции и десорбции частиц.
Нами были проанализированы данные об адсорбционных свойствах системы кремний - кислород и кремний - диоксид кремния, в которых для исследования прироста веса образца кремния в процессе его окисления при различных условиях применялся термомикрогравиметрический метод
[1 - 3].
Для количественного изучения адсорбции и десорбции частиц на поверхности кремния нами проведена серия экспериментов. Их сущность заключается в следующем. Проводилась сортировка на основе технических данных заводского паспорта кристалла. Некоторые образцы были вырезаны из одного и того же слитка монокристалла кремния, для того чтобы убедиться в однотипности образцов. Затем они подвергались механической и химической полировке при заводских условиях, после чего проводилось окисление пластины кремния. Окисление проводилось двумя методами: первый -перед окислением образец очищался путем термического нагрева в высоком вакууме; второй - без очистки поверхности образца в высоком вакууме, то есть в условиях, применяемых в серийном изготовлении на заводах интегральных схем и металл - окисел - полупроводник (МОП) структур.
© Сафаров А.С., Шукурова Д.М., Идомов А.Х., Арсланова Т.Ж., Электронная обработка материалов, 2003, № 4, С. 84-86.
