Динамический метод создания газовых смесей для плазменных технологий

Abstract

Рассмотрен вопрос создания многокомпонентных газовых смесей, предназначенных для использования в плазменных установках. Предложен динамический метод получения смесей газов, основанный на сверхкритическом истечении газов из емкостей через калиброванные отверстия. Показано, что при соответствующем выборе объема емкостей и площадей критических отверстий может быть обеспечена высокая точность заданного состава смеси. В случае необходимости генерации газовой смеси из компонент, имеющих различные показатели адиабаты, предложено производить коррекцию начального давления газов в емкостях. Это также позволит компенсировать погрешности, связанные с изготовлением конструктивных элементов генератора смеси. Приведен пример расчета генератора смеси на основе предложенного метода, который подтверждает возможность обеспечения ее компонентного состава с погрешностью порядка 0,01%.

Розглянуто питання створення багатокомпонентних газових сумішей, призначених для використання в плазмових установках. Запропоновано динамічний метод отримання сумішей газів, що базується на надкритичному витіканні газів з ємностей через калібровані отвори. Показано, що при відповідному виборі об’єму ємностей і площин критичних отворів може бути забезпечена висока точність заданого складу суміші. У разі необхідності генерації газової суміші із компонент, що мають різні показники адіабати, і для компенсації похибок, пов'язаних з виготовленням конструктивних елементів генератора суміші, запропоновано проводити корекцію початкового тиску газів в ємностях. Наведено приклад розрахунку генератора суміші на основі запропонованого методу, який підтверджує можливість забезпечення її компонентного складу з похибкою близько 0,01%.

The issue of creating multicomponent gas mixtures intended for use in plasma technologies is considered. A dynamic method for obtaining mixed gases based on supercritical outflow of gases from tanks through calibrated holes is proposed. It is shown that, with an appropriate choice of the volume of capacities and areas of critical orifices, high accuracy of the specified mixture composition can be ensured. If it is necessary to generate a gas mixture from components having different adiabatic indices and to compensate for the errors associated with the fabrication of the components of the mixture generator, it is suggested to correct the initial pressure of the gases in the tanks. An example of calculation of a mixture generator is given based on the proposed method, which confirms the possibility of providing its component composition with an error of about 0.01%.