zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-2330Research ArticleСтатьиВлияние тока разряда на параметры плазмы, поддерживаемой полым прямоугольным катодомInfluence of Discharge Current on the Parameters of Plasma Supported by a Hollow Rectangular CathodeБернацкийА. В.BernatskiyА. V.

Москва

Moscow 

bernatskiyav@lebedev.ruДрагановИ. И.DraganovI. I.

Москва; Долгопрудный Московской области 

Moscow; Dolgoprudny, Moscow Region 

ЛагуновВ. В.LagunovV. V.

Москва

Moscow

Садурни СорокинА. Х.Sadurni SorokinA. Kh.

Москва

Moscow 

ОчкинВ. Н.OchkinV. N.

Москва

Moscow

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П. Н. Лебедева РАНРоссияFederal State Budgetary Scientific Institution P.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН ; Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)РоссияFederal State Budgetary Scientific Institution P.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences ; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)Russian FederationРоссийский университет дружбы народов им. Патриса ЛумумбыРоссияPeoples’ Friendship University of Russia named after Patrice LumumbaRussian Federation202608092026934525530Copyright © Бернацкий А.В., Драганов И.И., Лагунов В.В., Садурни Сорокин А.K., Очкин В.Н., 20262026Бернацкий А.В., Драганов И.И., Лагунов В.В., Садурни Сорокин А., Очкин В.Н.Bernatskiy А.V., Draganov I.I., Lagunov V.V., Sadurni Sorokin A.K., Ochkin V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/2330

В разряде с полым катодом измерены зависимости интенсивности свечения (I) плазмы, функции распределения электронов по энергиям (ФРЭЭ), концентрации (Ne) и средней энергии (<u>) электронов от тока разряда и локализации измерений. Установлено, что вблизи полого катода вид ФРЭЭ существенно зависит от тока разряда. При токе 50 мA вид би-максвелловский, при увеличении тока на ФРЭЭ появляется локальный максимум, положение и амплитуда которого изменяются по мере увеличения тока разряда. Данные изменения приводят к линейному росту средней энергии электронов. Концентрация электронов линейно возрастает при изменениях тока от 50 до 200 мA, затем величина Ne перестает зависеть от тока разряда в диапазоне 200—450 мA. Интенсивности свечения отдельных линий атома He имеют линейную зависимость от тока разряда

In a hollow cathode discharge, the plasma glow intensity (I), the electron energy distribution function (EEDF), the electron concentration (Ne), and the average electron energy (<u>) were measured as functions of the discharge current and the measurement location. It was found that near the hollow cathode, the EEDF shape depends significantly on the discharge current. At a current of 50 mA, it exhibits a bi-Maxwellian shape. As the current increases, a local maximum appears in the EEDF, the position and amplitude of which change with increasing discharge current. These changes lead to a linear increase in the average electron energy. The electron concentration increases linearly with current changes from 50 to 200 mA, after which the value of Ne ceases to depend on the discharge current 200–450 mA. The glow intensities of individual He atomic lines have a linear dependence on the discharge current.

разряд с полым катодомфункция распределения электронов по энергиямhollow cathode dischargeelectron energy distribution functionРабота выполнена за счет гранта Российского научного фонда № 25-22-00566, https://rscf.ru/project/25-22-00566/.ReferencesM. E. Pillow. Spectrochim. Acta Part B: Atom. Spectroscopy, 36, N 8 (1981) 821—843, https://doi.org/10.1016/0584-8547(81)80064-XM. E. Pillow. Spectrochim. Acta Part B: Atom. Spectroscopy, 36, N 8 (1981) 821—843, https://doi.org/10.1016/0584-8547(81)80064-XR. Mavrodineanu. J. Res. Nat. Bureau Standards, 89, N 2 (1984) 143—185, https://doi.org/10.6028/jres.089.009R. Mavrodineanu. J. Res. Nat. Bureau Standards, 89, N 2 (1984) 143—185, https://doi.org/10.6028/jres.089.009S. D. Kovaleski, M. J. Patterson, G. C. Soulas, T. R. Sarver-Verhey. Proc. 27th Int. Electric Propulsion Conf., October 14–19, 2001, Pasadena, California E-13096 (2002), https://ntrs.nasa.gov/citations/20020010171S. D. Kovaleski, M. J. Patterson, G. C. Soulas, T. R. Sarver-Verhey. Proc. 27th Int. Electric Propulsion Conf., October 14–19, 2001, Pasadena, California E-13096 (2002), https://ntrs.nasa.gov/citations/20020010171I. L. Alberts, D. S. Barratt, A. K. Ray. J. Display Technol., 6, N 2 (2010) 52—59, https://doi.org/10.1109/JDT.2009.2031924I. L. Alberts, D. S. Barratt, A. K. Ray. J. Display Technol., 6, N 2 (2010) 52—59, https://doi.org/10.1109/JDT.2009.2031924S. Muhl, A. Pérez. Thin Solid Films, 579 (2015) 174—198, https://doi.org/10.1016/j.tsf.2015.02.066S. Muhl, A. Pérez. Thin Solid Films, 579 (2015) 174—198, https://doi.org/10.1016/j.tsf.2015.02.066Y. D. Korolev, N. N. Koval. J. Phys. D: Appl. Phys., 51 (2018) 323001, https://doi.org/10.1088/1361-6463/aacf10Y. D. Korolev, N. N. Koval. J. Phys. D: Appl. Phys., 51 (2018) 323001, https://doi.org/10.1088/1361-6463/aacf10A. V. Bernatskiy, I. V. Kochetov, V. N. Ochkin. Plasma Phys. Rep., 46 (2020) 874—919, https://doi.org/10.1134/S1063780X20090020A. V. Bernatskiy, I. V. Kochetov, V. N. Ochkin. Plasma Phys. Rep., 46 (2020) 874—919, https://doi.org/10.1134/S1063780X20090020D. M. Goebel, G. Becatti, I. G. Mikellides, A. Lopez Ortega. J. Appl. Phys., 130 (2021) 050902, https://doi.org/10.1063/5.0051228D. M. Goebel, G. Becatti, I. G. Mikellides, A. Lopez Ortega. J. Appl. Phys., 130 (2021) 050902, https://doi.org/10.1063/5.0051228A. V. Bernatskiy, I. V. Kochetov, V. N. Ochkin. Plasma Sources Sci. and Technol., 28 (2019) 105002, https://doi.org/10.1088/1361-6595/ab4301A. V. Bernatskiy, I. V. Kochetov, V. N. Ochkin. Plasma Sources Sci. and Technol., 28 (2019) 105002, https://doi.org/10.1088/1361-6595/ab4301В. Лохте-Хольтгревен. Методы исследования плазмы. Спектроскопия, лазеры, зонды, Москва, Мир (1971)В. Лохте-Хольтгревен. Методы исследования плазмы. Спектроскопия, лазеры, зонды, Москва, Мир (1971)Ю. А. Иванов, Ю. А. Лебедев, Л. С. Полак. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии, Москва, Наука (1981)Ю. А. Иванов, Ю. А. Лебедев, Л. С. Полак. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии, Москва, Наука (1981)В. И. Демидов, Н. Б. Колоколов, А. А. Кудрявцев. Зондовые методы исследования низкотемпературной плазмы, Москва, Энергоатомиздат (1996)В. И. Демидов, Н. Б. Колоколов, А. А. Кудрявцев. Зондовые методы исследования низкотемпературной плазмы, Москва, Энергоатомиздат (1996)A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, V. N. Ochkin. Plasma Phys. Rep., 52, N 4 (2026) 379—419, https://doi.org/10.1134/S1063780X26600222A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, V. N. Ochkin. Plasma Phys. Rep., 52, N 4 (2026) 379—419, https://doi.org/10.1134/S1063780X26600222F. B. Yousif, A. B. Mondragon. IEEE Trans. Plasma Sci., 40, N 6 (2012) 1715—1723, https://doi.org/10.1109/TPS.2012.2192453F. B. Yousif, A. B. Mondragon. IEEE Trans. Plasma Sci., 40, N 6 (2012) 1715—1723, https://doi.org/10.1109/TPS.2012.2192453B. B. Sahu, J. G. Han, M. Hori, K. Takeda. J. Appl. Phys., 117 (2015) 023301, https://doi.org/10.1063/1.4905541B. B. Sahu, J. G. Han, M. Hori, K. Takeda. J. Appl. Phys., 117 (2015) 023301, https://doi.org/10.1063/1.4905541S. Mathioudaki, C. Vandenabeele, R. Tonneau, A. Pflug, S. Lucas. J. Vacuum Sci. Technol. A, 37 (2019) 031301, https://doi.org/10.1116/1.5064690S. Mathioudaki, C. Vandenabeele, R. Tonneau, A. Pflug, S. Lucas. J. Vacuum Sci. Technol. A, 37 (2019) 031301, https://doi.org/10.1116/1.5064690Q. A. Abbas, A. F. Ahmed, F. A. H. Mutlak. Optik, 242 (2021) 167260, https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2021.167260Q. A. Abbas, A. F. Ahmed, F. A. H. Mutlak. Optik, 242 (2021) 167260, https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2021.167260A. I. Shumeiko, V. D. Telekh, S. V. Ryzhkov. Symmetry, 14, N 10 (2022) 1983, https://doi.org/10.3390/sym14101983A. I. Shumeiko, V. D. Telekh, S. V. Ryzhkov. Symmetry, 14, N 10 (2022) 1983, https://doi.org/10.3390/sym14101983Y. Wang, H. S. Zhou, X. C. Li, H. D. Liu, Y. W. Zhu, G. N. Luo. Phys. Scripta, 99 (2024) 065604, https://doi.org/10.1088/1402-4896/ad4290Y. Wang, H. S. Zhou, X. C. Li, H. D. Liu, Y. W. Zhu, G. N. Luo. Phys. Scripta, 99 (2024) 065604, https://doi.org/10.1088/1402-4896/ad4290Y. Oshio, S. Masuyama, H. Watanabe, I. Funaki. J. Electric Propulsion, 4 (2025) 15, https://doi.org/10.1007/s44205-025-00115-3Y. Oshio, S. Masuyama, H. Watanabe, I. Funaki. J. Electric Propulsion, 4 (2025) 15, https://doi.org/10.1007/s44205-025-00115-3A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, I. V. Kochetov, V. N. Ochkin. Plasma Phys. Rep., 51 (2025) 340—349, https://doi.org/10.1134/S1063780X25602603A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, I. V. Kochetov, V. N. Ochkin. Plasma Phys. Rep., 51 (2025) 340—349, https://doi.org/10.1134/S1063780X25602603A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, V. N. Ochkin. Plasma Phys. Rep., 52, N 5 (2026) 584—590, https://doi.org/10.1134/S1063780X26600295A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, V. N. Ochkin. Plasma Phys. Rep., 52, N 5 (2026) 584—590, https://doi.org/10.1134/S1063780X26600295V. A. Lisovskiy, R. O. Osmayev, D. I. Khilko, V. D. Yegorenkov. Problems Atom. Sci. and Technol., 122, N 4 (2019) 159—164, https://doi.org/10.46813/2019-122-159V. A. Lisovskiy, R. O. Osmayev, D. I. Khilko, V. D. Yegorenkov. Problems Atom. Sci. and Technol., 122, N 4 (2019) 159—164, https://doi.org/10.46813/2019-122-159V. A. Lisovskiy, S. V. Dudin, P. P. Platonov, R. O. Osmayev, V. D. Yegorenkov. Problems Atom. Sci. and Technol., 142, N 6 (2022) 79—83, https://doi.org/10.46813/2022-142-079V. A. Lisovskiy, S. V. Dudin, P. P. Platonov, R. O. Osmayev, V. D. Yegorenkov. Problems Atom. Sci. and Technol., 142, N 6 (2022) 79—83, https://doi.org/10.46813/2022-142-079V. Yu. Bazhenov, V. V. Tsiolko, V. M. Piun. Problems Atom. Sci. and Technol., 158 (2025) 83—86, https://doi.org/10.46813/2025-158-083V. Yu. Bazhenov, V. V. Tsiolko, V. M. Piun. Problems Atom. Sci. and Technol., 158 (2025) 83—86, https://doi.org/10.46813/2025-158-083С. Н. Андреев, А. В. Бернацкий, В. Н. Очкин. Журн. прикл. спектр., 88, № 2 (2021) 227—230 S. N. Andreev, A. V. Bernatskiy, V. N. Ochkin. J. Appl. Spectr., 88, N 2 (2021) 289—292, https://doi.org/10.1007/s10812-021-01171-x.С. Н. Андреев, А. В. Бернацкий, В. Н. Очкин. Журн. прикл. спектр., 88, № 2 (2021) 227—230 S. N. Andreev, A. V. Bernatskiy, V. N. Ochkin. J. Appl. Spectr., 88, N 2 (2021) 289—292, https://doi.org/10.1007/s10812-021-01171-x.A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. V. Lagunov, V. N. Ochkin. Phys. Rev. E, 112, (2025) 025204, https://doi.org/10.1103/hfnf-92bqA. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. V. Lagunov, V. N. Ochkin. Phys. Rev. E, 112, (2025) 025204, https://doi.org/10.1103/hfnf-92bqA. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. V. Lagunov, V. N. Ochkin. Plasma Chem. and Plasma Proc., 45, (2025) 993—1009, https://doi.org/10.1007/s11090-025-10552-5A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. V. Lagunov, V. N. Ochkin. Plasma Chem. and Plasma Proc., 45, (2025) 993—1009, https://doi.org/10.1007/s11090-025-10552-5A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. V. Lagunov, V. N. Ochkin. Vacuum, 235 (2025) 114162, https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2025.114162A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. V. Lagunov, V. N. Ochkin. Vacuum, 235 (2025) 114162, https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2025.114162A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. V. Lagunov, V. N. Ochkin. Vacuum, 246 (2026) 115062, https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2025.115062A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. V. Lagunov, V. N. Ochkin. Vacuum, 246 (2026) 115062, https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2025.115062A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. V. Lagunov, V. N. Ochkin. Vacuum, 249 (2026) 115302, https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2026.115302A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. V. Lagunov, V. N. Ochkin. Vacuum, 249 (2026) 115302, https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2026.115302S. N. Andreev, A. V. Bernatskiy, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. N. Ochkin. Plasma Sources Sci. and Technol., 30 (2021) 095004, https://doi.org/10.1088/1361-6595/ac1ee2S. N. Andreev, A. V. Bernatskiy, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. N. Ochkin. Plasma Sources Sci. and Technol., 30 (2021) 095004, https://doi.org/10.1088/1361-6595/ac1ee2A. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. N. Ochkin. Plasma Chem. and Plasma Proc., 44, N 1 (2024) 651—666, https://doi.org/10.1007/s11090-023-10378-zA. V. Bernatskiy, I. I. Draganov, N. A. Dyatko, I. V. Kochetov, V. N. Ochkin. Plasma Chem. and Plasma Proc., 44, N 1 (2024) 651—666, https://doi.org/10.1007/s11090-023-10378-z

The authors declare that there are no conflicts of interest present.