Патенты автора Семенов Александр Петрович (RU)
Изобретение относится к технике нанесения композитных покрытий путем проведения неравновесных плазмохимических процессов, объединяющих ионное распыление в магнетронном разряде и распыление ионным пучком. Может быть использовано для нанесения сверхтвердых покрытий полифункционального назначения, в частности, ударо-, износо-, тепло-, трещино- и коррозионностойких. Технический результат - повышение эффективности процесса благодаря оптимизации совмещения функций центрального анода в качестве распыляемой ионным пучком мишени и расширение функциональных возможностей планарного магнетрона при синтезе наноструктурированных композитных покрытий полифункционального назначения. Планарный магнетрон содержит центральный анод, распыляемый ионным пучком, кольцевой анод, катод, кольцевые магниты, высоковольтный выпрямитель, систему напуска плазмообразующего газа. В магнетроне соосно оси его симметрии выполнено сквозное отверстие, соосно в отверстии установлен стержень с возможностью осевого вращения со скоростью 6,28 рад/с и наклонно удерживает центральный анод под углом 45-50° относительно направления падения распыляющего ионного пучка на центральный анод, причем ось вращения центрального анода совпадает с осью симметрии ионного пучка, стержень и центральный анод электрически соединенны с кольцевым анодом. 5 ил.
Изобретение относится к металлургии, а именно к способу борирования поверхности углеродистой стали. Насыщающую обмазку наносят на поверхность углеродистой стали в виде пастообразной композиции толщиной до 1,0 мм, которая содержит в соотношении по объему 1:1 бор аморфный и раствор органического связующего, состоящего из фенолоформальдегидной смолы, поливинилбутирали и канифоли, в ацетоне. Соотношение указанного органического связующего и ацетона в упомянутом растворе по объему составляет 1:10. Затем проводят нагрев насыщающей обмазки в вакууме ускоренным пучком электронов. Обеспечивается повышение твердости и жаростойкости изделий из углеродистой стали. 2 ил., 2 пр.
СПОСОБ БОРОАЛИТИРОВАНИЯ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ // 2778544
Изобретение относится к металлургии, в частности к модификации поверхностных свойств металлов и сплавов концентрированными потоками энергии методом обработки насыщающих смесей электронным пучком, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин и инструментов. Способ бороалитирования углеродистой стали включает обработку насыщающей смеси ускоренным пучком электронов в вакууме. Используют насыщающую смесь, содержащую B4C - 80 мас.% и Al - 20 мас.% и замешанную на органическом клее в виде цапонлака. Наносят упомянутую смесь на углеродистую сталь в виде пастообразной композиции толщиной 0,5-1,0 мм. Нагревают в вакууме 10-4-10-3 Па в течение 33-55 с сканирующим стационарным пучком электронов с диаметром фокусного пятна пучка 1-2 мм, частотой развертки 50 Гц, током пучка 20 мА, ускоряющим напряжением 24 кВ и удельной мощностью 5,7·104 Вт/см2. Обеспечивается повышение эффективности, снижение энергозатрат и упрощение технологического процесса бороалитирования с формированием слоев, сочетающих свойства твердости и пластичности. 3 ил., 2 пр.
Газоразрядное распылительное устройство на основе планарного магнетрона с ионным источником // 2752334
Изобретение относится к газоразрядному распылительному устройству для нанесения композитных покрытий путем проведения неравновесных плазмохимических процессов, объединяющих ионное распыление в магнетронном разряде и распыление ионным пучком. Устройство содержит планарный магнетрон с центральным анодом, плазменный источник ионов, кольцевые магниты, высоковольтные выпрямители, источники газового питания разрядов. Разрядная камера плазменного источника ионов установлена на периферии магнетрона на расстоянии 0,1 м. Эмиссионный канал эмиттерного катода расположен на одной оси с центральным анодом магнетрона, который выполняет функцию распыляемой ионным пучком дополнительной мишени и расположен выше на 5 мм катода магнетрона и параллельно ему. При работе устройства след ионного пучка отмечается на центральном аноде и частично на катоде магнетрона и магнетронный разряд зажигается при давлении ниже 8⋅10-2 Па. На боковой стенке анода магнетрона и в катодной полости плазменного источника ионов выполнены отверстия для раздельной подачи, соответственно, реактивного газа в магнетрон, инертного газа в разрядную камеру ионного источника. Подложки устанавливаются по окружности между магнетроном и плазменным источником ионов вблизи ускоряющего электрода, параллельно катоду магнетрона, центр окружности находится на оси ионного пучка. Технический результат – повышение эффективности процесса за счет оптимизации совмещения функций планарного магнетрона и плазменного источника ионов, на основе продольной инжекции ионного пучка в магнетрон и расширения функциональных возможностей планарных магнетронов при синтезе наноструктурированных композитных покрытий. 2 ил.
Изобретение относится к области генерации низкотемпературной неравновесной аргоновой плазмы при атмосферном давлении и может быть использовано при создании источников холодной плазмы на основе слаботочного поверхностного разряда в аргоне атмосферного давления с диэлектрическим барьером на аноде, как одного из эффективных способов модификации поверхностных свойств биосовместимых полимеров, в частности, политетрафторэтилена, методом плазменной обработки. Технический результат - упрощение устройства с одновременным повышением стабильности его работы и обеспечение более равномерного и эффективного воздействия низкотемпературной плазмы на обширные поверхности. Газоразрядное устройство для обработки плазмой при атмосферном давлении поверхности биосовместимых полимеров содержит электродную систему из острийного катода и плоского анода с протоком газа в разрядном промежутке, модифицируемый полимер, высоковольтный источник питания и систему нагнетания газа. Острийный катод представляет собой стальной стержень диаметром 1,5-2 мм с радиусом закругления вершины острия 25 мкм и нагружен на регулируемое балластное сопротивление не ниже 1 МОм, плоский анод выполнен в виде стального круга диаметром 3-24 см и установлен перпендикулярно острийному катоду. Центр симметрии анода расположен на расстоянии 30-100 мм от вершины острия острийного катода, катод и анод размещены в среде аргона, прокачиваемого продольно либо перпендикулярно катоду, при этом модифицируемый полимер толщиной 10-100 мкм выполнен в форме круга или прямоугольника, соответственно, с диаметром или диагональю, равными диаметру анода, и удерживается на аноде заточенным краем торцевого среза стальной накидной шайбы, электрически соединенной с анодом. 3 ил., 1 табл.
ИСТОЧНИК НЕРАВНОВЕСНОЙ АРГОНОВОЙ ПЛАЗМЫ НА ОСНОВЕ ОБЪЕМНОГО ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ // 2705791
Изобретение относится к области генерации низкотемпературной неравновесной аргоновой плазмы при атмосферном давлении, может быть использовано для стерилизации/дезинфекции медицинского инструмента и принадлежностей, обеззараживания микроорганизмов (бактерий, спор, патогенной микрофлоры), в частности, при хранении, сушке, предпосевной обработке продукции сельского хозяйства (семян, овощей, фруктов, кормовых смесей). Технический результат - упрощение устройства с одновременным повышением стабильности его работы и обеспечение создания объемной однородной плазмы для более равномерного и эффективного дезинфицирующего воздействия низкотемпературной плазмой на обширные поверхности. Источник неравновесной аргоновой плазмы на основе объемного тлеющего разряда атмосферного давления, содержит электродную систему из штыревых катодов и плоского анода с протоком газа в разрядном промежутке, высоковольтный источник питания и систему нагнетания газа. Плоский анод расположен параллельно катодной плате, штыревые катоды удерживаются на катодной плате и установлены по всей длине нагнетаемого газового потока перпендикулярно аноду и с плотностью заполнения: один штыревой катод на площадь 1 см2 платы, при этом радиус закругления остриев торцевых срезов штыревых катодов составляет 50 мкм, штыревые катоды нагружены на регулируемые в диапазоне 1-9 МОм балластные сопротивления, протяженность разрядных промежутков между остриями штыревых катодов и плоскостью анода 1-2 см. 5 ил.
Изобретение относится к способу и устройству синтеза сверхтвердого композитного покрытия TiN-Cu и может быть использовано для упрочнения рабочих кромок режущего инструмента. Способ включает синтез TiN при токе дугового разряда 60-90 А в парах Cu, дозированно инжектируемых в зону синтеза из зоны парообразования Cu, распылением Cu магнетронным разрядом при токе 0,6-1 А. Пары меди выпускают через щелевое отверстие в стенке, разделяющей зоны парообразования Cu и синтеза TiN. Устройство содержит вакуумно-дуговой испаритель, планарный магнетрон, вакуумную камеру плазмохимического реактора, держатель подложек и систему напуска реакционного газа - азота. Камера плазмохимического реактора разделена стенкой-диафрагмой на два отсека: отсек синтеза TiN и отсек парообразования Cu. В стенке-диафрагме выполнено щелевое отверстие, соосное с осью симметрии магнетрона. Планарный магнетрон и вакуумно-дуговой испаритель установлены: первый вертикально, второй горизонтально. Технический результат - повышение эффективности процесса за счет оптимизации технологических параметров синтеза композитного покрытия TiN-Cu с термической стабильностью, механическими, трибологическими и теплофизическими свойствами и управляемого формирования наноструктурированной зеренной структуры. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.
Изобретение относится к нанотехнологии получения композитных наноструктур - упорядоченных мультислоев микросфер диоксида кремния и наночастиц серебра. Наноструктуры подобного типа в перспективе могут служить элементами так называемых lab-on-chip, позволяющих проводить исследование живых клеток в интактном состоянии, в связи с чем могут найти применение непосредственно для диагностики заболеваний в медицине или для проведения экспертизы в криминалистике. Технический результат - создание композитных наноструктур с эффектом плазмонного резонанса в области прозрачности биотканей 100-800 нм. Осаждение на микросферы диоксида кремния наночастиц серебра с изменяющейся агрегатной структурой и эффектом затенения ведут поочередно на обе стороны «фронтальную» и «тыльную» плоскопараллельной подложки при углах 0, 45, 135 и 180° поворотом подложки с шагом 45° без разрыва вакуума. Процесс осаждения наночастиц серебра при углах 90° ведут единовременно на обе стороны «фронтальную» и «тыльную» плоскопараллельной подложки. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 пр.
СПОСОБ СТЕРИЛИЗАЦИИ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМОЙ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ // 2638569
Изобретение относится к плазменной и медицинской технике и может быть использовано для активации иммунного ответа и процессов заживления, уменьшения микробного обсеменения инфицированных ран и язв, их обеззараживания неравновесной аргоновой плазмой атмосферного давления без инициации новых полирезистентных штаммов, для лечения бактериальных, грибковых и вирусных воспалений кожи. Технический результат - упрощение устройства с одновременным повышением стабильности его работы и обеспечение более равномерного и эффективного дезинфицирующего воздействия низкотемпературной плазмы на раневые поверхности биологической ткани на обширной поверхности, уменьшение габаритов устройства с целью удобства его переносного использования в полевых и/или иных экстремальных условиях. Способ включает создание струи холодной газоразрядной плазмы атмосферного давления. Для создания выносимой плазменной струи используют систему электродов из острийного катода и цилиндрического анода, в которой цилиндрический анод коаксиально охватывает острийный катод. Разряд инициируют подачей между электродами постоянного напряжения 10-20 кВ. Поток аргона напускают вдоль острийного катода с расходом 1-10 л/мин. Устойчивое горение слаботочного высоковольтного искрового разряда достигается балластным сопротивлением 10-63 МОм. Газоразрядное устройство содержит острийный катод, цилиндрический анод, систему напуска газа, источник электрического питания и стерилизуемый (дезинфицируемый) объект. Острийный катод выполнен с радиусом закругления острия 30 мкм и установлен на оси изолятора, на периферии изолятора установлен цилиндрический анод, коаксиально охватывающий острийный катод, в изоляторе выполнены продольные отверстия нагнетания аргона в разрядный промежуток, соплом плазменной струи служит открытый торцевой срез цилиндрического анода. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
СОСТАВ АСФАЛЬТОБЕТОНА // 2592509
Изобретение относится к области строительного производства в автодорожной отросли и может быть применено при изготовлении асфальтобетона, в том числе с использованием нанотехнологий. Состав асфальтобетона включает щебень, кварц-полевошпатовый песок, минеральный порошок, битум и углеродную добавку, в качестве углеродной добавки содержит фуллереновую смесь, полученную при синтезе в электродуговом плазмохимическом реакторе, при следующем соотношении компонентов, мас.%: щебень - 42-44, кварц-полевошпатовый песок с модулем крупности Мкр=3 - 48-50, минеральный порошок МП-1 - 8-9, при этом битум БНД 90/130 берут в количестве 5,4-5,6 мас.% сверх минеральной части, фуллереновую смесь берут в количестве 0,03-0,06 мас.% от массы асфальтобетона, а для равномерного распределения фуллереновой смеси в битуме используется нагрев битума до температуры 130-140°C. Техническим результатом является повышение прочности асфальтобетона на сжатие при 20°C и при 50°C и снижение расхода углеродной добавки. 3 табл., 3 пр.
Изобретение относится к нанесению покрытий из алмазоподобного углерода и может быть использовано для упрочнения рабочих кромок лезвийного режущего инструмента, в частности хирургического, и покрытия острийных поверхностей автоэмиссионных катодов. Способ получения покрытий из алмазоподобного углерода включает генерацию газоразрядной плазмы, высоковольтную эмиссию из плазмы распыляющих ионов, распыление ускоренными ионами плазмообразующего инертного газа графитовой мишени с образованием паров углерода, конденсацию паров и ионов углерода на подложке, контактирующей с газоразрядной плазмой. Поток паров углерода напускают в катодную и анодную полости через отверстие в дне полого катода во встречном направлении потоку ускоренных до 10 кВ распыляющих ионов и ионизуют в разряде с полым катодом. Часть потока паров углерода выпускают через эмиссионный канал в отражательном катоде в одном направлении и совместно с потоком образованных ионов углерода и ионов плазмообразующего инертного газа, осаждение паров и ионов углерода ведут при прямом управляемом воздействии ионами плазмообразующего инертного газа с энергией 0,12 кэВ. Устройство для получения покрытий из алмазоподобного углерода содержит графитовую мишень, полый и отражательный катоды, цилиндрический анод, магнитную систему, систему напуска плазмообразующего инертного газа, источники электрического питания и подложку. В торцевых стенках цилиндрического полого катода выполнены два осевых соосных отверстия, в одном отверстии на дне полого катода устанавливают изолированную от полого катода графитовую мишень под высоким отрицательным электрическим потенциалом, другое отверстие связывает катодную и анодную полости. В отражательном катоде выполнен осевой эмиссионный канал, на периферии которого размещена подложка под отрицательным электрическим потенциалом, на которую направляют пары углерода, ионы углерода и ионы плазмообразующего газа аргона. Обеспечивается защита подложек от химически агрессивных сред и повышенных температур, требующих химической инертности и биосовместимости покрытий, высокой твердости, низкого трения и высокой эмиссионной способности. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ КАРБИНА // 2542207
Изобретение относится к способу получения покрытий карбина и может быть использовано для создания новых композиционных биосовместимых покрытий, требующих химической инертности, высокой твердости, низкого трения и высокой теплопроводности. Процесс ведут в две стадии: на первой стадии распылением графита ионным пучком килоэлектронвольтных энергий в вакууме осаждают микронных толщин углеродное покрытие. На второй стадии осуществляют термодинамический нагрев покрытия в вакууме ускоренным пучком электронов секундной длительности, обеспечивая твердофазные превращения графита в карбин. Процесс прямого твердотельного фазового превращения графита в карбин, обеспечивающий высокую вероятность образования карбина, ведут при температуре 1500-1600 К в течение 1-2 с. Технический результат - повышение эффективности процесса благодаря оптимизации технологических параметров достижения устойчивого твердофазного превращения графита в карбин интенсивным электронным пучком, задающим высокое содержание углеродных фаз с sp валентной гибритизацией электронов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.
Изобретение относится к нанесению покрытий путем проведения неравновесных процессов распыления в вакууме ионным пучком. Может использоваться для создания автоэмиссионных катодов, упрочнения рабочих кромок режущего инструмента, в частности хирургического, защиты от химически агрессивных сред и повышенных температур, требующих химической инертности и биосовместимости покрытий, высокой твердости и низкого трения, высокой теплопроводности покрытий. Графитовую мишень распыляют пучком ионов и кондесируют пары углерода на подложке. Рассеяние части ионов наращиваемым слоем ведут при касательном падении ионов на поверхность подложки. Атомами отдачи на ростовой поверхности слоя создаются сжимающие напряжения 10 ГПа, достаточные для образования алмазной фазы. Обеспечивается повышение эффективности процесса благодаря оптимизации технологических параметров достижения пересыщения атомов углерода и получение наноразмерных слоев, обладающих высокой твердостью, химической инертностью, низким трением, высокой теплопроводностью, низкой работой выхода. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 пр.
Изобретение относится к получению фуллеренсодержащей пленки на подложке и может быть использовано в микро- и наноэлектронике. Сформированный в виде кольца трубчатый пучок электронов проецируют на мишень, выполненную в виде таблетки из порошка фуллереновой смеси, с её коаксиальным охватом. Осуществляют вакуумное испарение таблетки при температуре, превышающей 1,7·103 К, со сведением кольцевой проекции пучка электронов за время 0,1-1 с в пятно в центр таблетки и конденсацию паров фуллеренов на подложке. Обеспечивается предельно высокое значение коэффициента использования испаряемого материала, а также обеспечивается возможность нанесения покрытий на большие площади. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.
Изобретение относится к способу синтеза покрытий производных фуллеренов. Способ включает физическое распыление в вакууме мишени ионным пучком, перенос пара к ростовой поверхности подложек и наращивание покрытий заданного состава и определенной структуры. При этом характеризуется тем, что распыляемая ионами мишень выполнена из фуллереновой смеси 0,8 C60, 0,15 C70, 0,04 высших фуллеренов и 0,01 оксиды C60O и C70O с долевым массовым содержанием соответствующего допирующего элемента 0,02 Fe, 0,01 Na, 0,01 B, 0,003 Gd или 0,01 Se. Использование предлагаемого способа позволяет повысить эффективность процесса благодаря новому подходу к получению покрытий, содержащих фуллерены и элементы примеси, снизить энергозатраты, увеличить производительность. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.
