Перейти до вмісту
Мікросистеми, Електроніка та Акустика
ISSN 2523-4447 · e‑ISSN 2523-4455 Відкритий доступ · CC BY-SA 4.0
Т. 27 · № 1 · 2022 кві 29, 2022 Мікросистеми та фізична електроніка

Фізико-топологічне моделювання електронних пристроїв з індукційним нагріванням емітерів частинок

НШ
Наталія Вікторівна Шинкаренко Відповідальний Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського",Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute Україна
СМ
Сергій Олексійович Майкут Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського",Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute Україна
ЛЦ
Леонід Юрийович Цибульский Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського",Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute Україна
АК
Анатолій Іванович Кузьмичєв Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського",Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute Україна
Сторінки252810-1-252810-12 Опублікованокві 29, 2022
PDF
ТОМ 27 · № 1 · 2022 Переглянути випуск

Анотація

Розглянуто принципи фізико-топологічного моделювання пристроїв з індукційним нагріванням функціональних елементів до температур термоелектронної емісії та/або випаровування робочої речовини. Це моделювання базується на розв'язанні системи фундаментальних рівнянь з урахуванням конструкції і топології функціональних елементів. Визначені ієрархія пов'язаних елементарних процесів і зв’язок моделей нижнього рівня з моделями вищого рівня. На прикладі індукційного випарника з концентратором магнітного поля наведені декомпозиція загального процесу і ієрархія елементарних процесів. Розглянуто моделі пристроїв з індукційним нагріванням емітерів частинок – термоіонного випарника для осадження покриття з іонізацією пара електронами, які емітує вставка на тиглі, i рентгенівської трубки з індуктивно-розжарюваним термокатодом. Розраховані електромагнітні поля і струми, теплообмін та емісійні потоки частинок. Оптимізовані конструкції цих пристроїв шляхом аналізу траєкторій термоелектронів.

Ключові слова

Посилання

  1. S. Grundas, Advances in Induction and Microwave Heating of Mineral and Organic Materials. InTech, 2011, ISBN: 978-953-307-522-8. DOI: https://doi.org/10.5772/562
  2. O. Lucia, P. Maussion, E. . Dede, and J. Burdio, “Induction Heating Technology and Its Applications: Past Developments, Current Technology, and Future Challenges,” IEEE Trans. Ind. Electron, vol. 60, no. 5, pp. 2509–2520, 2013. DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2013.2281162 .
  3. “Vacuum Induction Melting,” in ASM Handbook, 2008, pp. 1–8.
  4. B. N. P. Vishnuram, G. Ramachandiran, T. S. Babu, “Induction Heating in Domestic Cooking and Industrial Melting,” Energies, vol. 14, no. 20, pp. 1–34, 2021, DOI: https://doi.org/10.3390/en14206634 .
  5. D. R. Gibson, D. Yates, J. O’Driscoll, and J. Allen, “A Versa-tile Plasma Source for Thin Film Processing Ap-plications”, 43rd Annual Conference Proceedings of the Society of Vacuum Coaters, ISSN: 0757-5921, 2000. pp. 203–206. URL: https://www.svc.org/DigitalLibrary/document.cfm/1718/A-Versatile-Plasma-Source-for-Thin-Film-Processing-Applications
  6. A. Kuzmichev and L.Tsybulsky, “Evaporators with Induction Heating and Their Applications,” in Advances in Induction and Microwave Heating of Mineral and Organic Materials, 2010, pp. 269–302, DOI: https://doi.org/10.5772/13934
  7. D. Child, D. Gibson, F. Placido, and E. Waddell, “Enhanced hollow cathode plasma source for assisted low pressure electron beam deposition processes,” Surf. Coat. Technol, vol. 267, pp. 105–110, 2015, DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.12.030 .
  8. A. I. Kuz'michov, L. YU. Tsybul'skiy, S. YU. Sidorenko, “Termoemissionnyi ionizator parov metallov [Thermoemission ionizer of metal vapour],” Her. Khmelnytskyi Natl. Univ., vol. 231, no. 6, pp. 217–224, 2015, URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vchnu_tekh_2015_6_47 .
  9. A. I. Kuz'michov, L. YU. Tsibul'skiy, S. A. Maykut, I. M. Drozd, “Induktsionno-termicheskii metod polucheniya mikro- i nanochastits [Inductive-termal method of obtaining micro- and nanoparticles],” Nanosistemi Nanomater. Nanotehnologii [Nanosustems, Nanomater. nanotechnologies], vol. 15, no. 1, pp. 141–162, 2017, URL: https://www.imp.kiev.ua/nanosys/media/pdf/2017/1/nano_vol15_iss1_p0141p0162_2017.pdf .
  10. G. Herdrich and M. Auweter-Kurtz, “Inductively heated plasma sources for technical applications,” Vacuum, vol. 80, pp. 1138–1143, 2006, DOI: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2006.01.044 .
  11. Ye. Berlin, V. Grigor'yev, L. Seydman, Induktivnye istochniki vysokoplotnoi plasmy i ih technologicheskie primenetiya [Inductive sources of high density plasma and their application]. 2018, ISBN: 978-5-94836-519-0.
  12. P. K. Roy, A. Moon, K. Mima, S. Nakai, M. Fujita, K. Imasaki, C. Yamanaka, E. Yasuda, T. Watanabe, N. Ohigashi, Y. Okuda and Y. Tsunawaki, “Study of a laser heated electron gun,” Rev. Sci. Instruments, vol. 67, no. 12, pp. 4098–4102, 1996, DOI: 10.1063/1.1147577.
  13. J. R. Nosov, K. O. Petrosjanc, and V. A. Shilin, Matematicheskie modeli jelementov integral’noj jelektroniki [Mathematical models of integrated electronics elements]. Moscow: Soviet radio, 1976, URL: https://www.libex.ru/detail/book792792.html .
  14. I. P. Norenkov and V. B. Manichev, Osnovy teorii i proektirovanija SAPR [Fundamentals of CAD theory and design]. Moscow: High school, 1990, ISBN: 5-06-000730-8.
  15. L. Yu. Tsybulskyi, “Physical-topological modelling techniques of metal induction evaporator,” Visnyk NTUU KPI Seriia - Radiotekhnika Radioaparatobuduvannia. no. 63, pp. 107-118, 2015, URL: http://radap.kpi.ua/radiotechnique/article/view/1160 . DOI: https://doi.org/10.20535/RADAP.2015.63.107-118 .
  16. L. Tsibulskiy, “Numerical calculation of temperature distribution in crucible of induction evaporator with magnetic field concentrator”, Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., no. 50(2), pp. 92–100, Dec. 2015. URL: http://visnykpb.kpi.ua/article/view/57766 . DOI: https://doi.org/10.20535/1970.50(2).2015.57766
  17. E. Ryndin and I. Pisarenko, “Study of transient processes in a p-i-n photodetector using the nonstationary physical-topological model,” Russ. Microelectron., vol. 46, no. 3, pp. 186–191, 2017, DOI: https://doi.org/10.1134/S1063739717030064 .
  18. V. S. Boldasov, B. I. Volkov, A. G. Sveshnikov, and Η. N. Semashko, “Matematicheskie metody modelirovanija formirovanija i transportirovki ionnyh puchkov [Mathematical methods for modeling the formation and transport of ion beams],” Vestn. Mosk. Univ. Ser. Vychislitel’naja Mat. i Kibern., no. 1, pp. 3–14, 1978.
  19. J. R. Nosov, K. O. Petrosjanc, and V. A. Shilin, Matematicheskie modeli jelementov integral’noj jelektroniki [Mathematical models of integrated electronics elements]. 1976, URL: https://www.libex.ru/detail/book792792.html .
  20. V. P. Sigorskij, Matematicheskij apparat inzhenera [Mathematical apparatus of an engineer]. Kyiv: Tekhnika, 1977.
  21. “ANSYS, Inc.” [Online]. Available: https://www.ansys.com/ .
  22. “COMSOL inc.” [Online]. Available: https://www.comsol.com/ .
  23. I. S. Duff, A. M. Erisman, and J. K. Reid, Direct Methods for Sparse Matrices. 2017, ISBN: 9780198508380. DOI: https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198508380.001.0001
  24. A. E. Sluhockij and S. E. Ryskin, Induktory dlja indukcionnogo nagreva [Inductors for induction heating]. Leningrad: Energiya, 1974, URL: http://ccimlab-leti.ru/publs/A.E.Sluhockij-Induktory_dlja_indukcionnogo_nagreva-1974.pdf .
  25. V. S. Nemkov and V. B. Demidovich, Teorija i raschet ustrojstv indukcionnogo nagreva [Theory and calculation of induction heating devices]. Leningrad: Energoatomizdat, 1988, URL: https://www.studmed.ru/nemkov-vs-demidovich-vb-teoriya-i-raschet-ustanovok-indukcionnogo-nagreva_8e2732b1107.html .
  26. S. Deshman, Nauchnye osnovy vakuumnoj tehniki [Scientific foundations of vacuum technology]. Moscow: Mir, 1964.
  27. J. Shackelford and W. Alexander, Materials Science and Engineering Handbook. Boca Raton: : CRC Press LLC, 2011.
  28. V. N. Andronov, B. V. Chekin, and S. V. Nesterenko, Zhidkie metally i shlaki : spravochnik [Liquid metals and slags: a reference book]. Moscow: Metallurgija, 1977.
  29. V. P. Isachenko, V. A. Osipova, and A. S. Sukomel, Teploperedacha: uchebnik dlja vuzov [Heat transfer: a textbook for universities]. Moscow: Jenergija, 1975.
  30. V. Zinov’ev, Teplofizicheskie svojstva metallov pri vysokoj temperature spravochnoe izdanie [Thermophysical properties of metals at high temperature reference book]. Moscow: Metallurgija, 1989.
  31. V. P. Glushko, Termodinamicheskie svojstva individual’nyh veshhestv : spravochnoe izdanie [Thermodynamic properties of individual substances: reference book]. Moscow: Nauka, 1981.
  32. D. H. Zigel’, Teploobmen izlucheniem [Heat transfer by radiation]. Moscow: Mir, 1975.
  33. M. A. Miheev and I. M. Miheeva, Osnovy teploperedachi [Fundamentals of heat transfer]. Moscow: Jenergija, 1977.
  34. F. N. Sarapulov, Raschet moshhnostej i jelektromagnitnyh sil v ustanovkah indukcionnogo nagreva: uchebnoe posobie [Calculation of powers and electromagnetic forces in induction heating installations: tutorial]. Yekaterinburg: UGTU, 1998.
§ 06 — Пов'язані

Схожі статті в цьому журналі

Пов'язані рецензовані дослідження, опубліковані в цьому журналі.
Усі випуски

Механічно перелаштовувана антена з іонно-полімерним металевим композитом

Artem Serhiyovych Chernov, Oleksii O. Malyshok, Victor Anatoliiovych Kazmirenko, Irina Petrivna Holubeva, Yuriy Vasylovych Prokopenko, Guy A. E. Vandenbosch

Розглядається актуальна задача створення антен для сучасних бездротових систем, здатних до роботи у різних частотних діапазонах. Зазвичай для перелаштування частоти…

#структура з відхиленням електрода #фільтена #перелаштування частоти #актюатор ІМПК
с. 343504.1-343504.6
10.20535/2523-4455.mea.343504

Модель генератора Маркса для генерації коронного розряду у повітрі

Andrii Viktorovych Melnyk, Oleh Mykolaiovych Bevza, Anatolii Ivanovych Kuzmichiev

У статті розглянуто роботу генератора Маркса з навантаженням у вигляді від'ємного коронного розряду в повітрі за атмосферного тиску та побудовано його електричну модель.…

#коронний розряд #генератор Маркса #висока напруга #іонізація
с. 324599.1-324599.8
10.20535/2523-4455.mea.324599

Взаємодія срібних наночастинок з підкладкою в умовах плазмонного резонансу

Yurii I. Mysiuk, Yurii B. Smachylo, Oleksandr V. Ilin, Tetiana Oleksandrivna Bulavinets, Iryna Y. Yaremchuk

Взаємодія між наночастинками металів і підкладками в умовах плазмонного резонансу відіграє вирішальну роль у різних оптичних застосуваннях. У цій роботі ми досліджуємо…

#наночастинки срібла #переріз екстинкції #підкладка #локалізований поверхневий плазмонний резонанс
с. 303929.1-303929.6
10.20535/2523-4455.mea.303929

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

Схожі статті

1-10 з 55

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.