СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФРАКТАЛОПОДОБНЫХ СТРУКТУР И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК H05H1/00 H05H1/42 

Изобретение относится к физике плазмы, преимущественно к физике и технике электронно-ионных плазменных процессов и технологий на их основе, и может быть использовано для получения наноструктур (наноструктуры (малые кластеры) - малые макроскопические частицы (число атомов q≤10³), параметры (значения энергии связи, потенциала ионизации, энергии сродства к электрону и т.п.) которых являются монотонными функциями числа атомов их образующих и имеют экстремумы при некоторых атомов) и фракталоподобных агрегатов при создании гетерофазных рабочих сред источников излучения, покрытий с новыми физическими свойствами, сред для передачи и трансформации концентрированных потоков энергии и электрического потенциала.

Известны методы получения фракталоподобных структур (под фракталоподобными структурами понимаются структуры, для которых скейлинговые соотношения, определяющие отличную от топологической размерность самоподобного (в смысле изменения масштаба) множества - фрактала [Федер Е. Фракталы. М., Мир, 1991], выполняются приближенно и в ограниченном диапазоне масштабов) и устройства для их осуществления, где используют электрический взрыв проволоки, нагревание вольфрамовой спирали в вакууме, лазерное облучение металлов, взрыв материала, сжигание SiH₄.

Все известные в настоящее время решения получения фракталоподобных структур вещества обладают рядом недостатков. В первую очередь, это значительное ограничение на выбор материалов по их химическому составу. Существенными недостатками также является невозможность регулировать процесс модификации структуры получаемых агрегатов - то есть получать фрактальные объекты с заданными значениями фрактальной размерности D в широком диапазоне (например, D=1,3 - 2,5) и линейных размеров агрегата R_о. Кроме того, удельное содержание фракталоподобных структур в общем объеме получаемых продуктов на завершающей стадии процесса агрегации обычно невелико и для большинства известных импульсных методов не превышает 5-10%.

Известен способ получения фракталоподобных агрегатов [Niklasson G.A., Torebring A. , Larsson С., Granqvist C.G. Phys. Rev. Lett. l988, V. 60, P. 1735] путем пропускания электрического тока по проволоке, содержащей заданные компоненты, и последующего охлаждения испаренного материала в процессе расширения в пространство, что приводит к конденсации и агрегации образующихся твердых частиц в кластеры (кластер - система конечного и достаточно большого числа связанных атомов или молекул (q≈10⁴ - 10⁶), подобная малым частицам). Способ ограничен в выборе материала получаемых фракталоподобных структур (Со, Ni, Al), диапазоном получаемой фрактальной размерности (1,7-1,8), линейным размером полученных агрегатов (около микрона).

Устройство для осуществления такого способа [Granqvist C.G., Burhman R. A. J. Appl. Phys. l976. V. 47. P. 2200] включает камеру, газовакуумную систему, нагреватель из вольфрамовой спирали с нанесенным на проволоку испаряемым материалом (например, кобальтом) и медную сетку, покрытую углеродом. Испаренный металл охлаждался при расширении в камере и осаждался на медной сетке. Недостатками данного устройства являются ограничение на выбор испаряемого материала, невозможность управления процессом агрегации фракталоподобных структур с помощью данного устройства, а также малый выход конечного продукта, который составляет не более 1-2% от общей массы испаренного вещества.

Известен выбранный нами в качестве прототипа способ получения фракталоподобных агрегатов [Лушников А. А. , Пахомов А.В., Черняев Г.А. ДАН СССР, 1987, 292, 86], включающий получение потока слабоионизованного газа из исходного плазмообразующего материала, охлаждение потока слабоионизованного газа до температуры конденсации, формирование из нейтральных и заряженных частиц наноструктур, агрегацию наноструктур в кластеры и их рост до фракталоподобных структур, где слабоионизованный газ получают вблизи поверхности металла при облучении его лазерным излучением. Основным недостатком данного способа является невозможность управления процессом структурирования получаемых агрегатов, а также низкая эффективность процесса формирования наноструктур, которая обусловлена получением малого количества центров образования наноструктур.

Известно устройство для получения продуктов высокотемпературной эрозии материалов, выбранное нами в качестве прототипа [Е.В.Калашников// ТВТ. 1996. Т. 34, 4. С. 501-505], включающее герметичную разрядную камеру с источником электропитания, газовакуумной системой, кольцевыми электродами, внутренние отверстия которых выполнены в виде усеченных конусов вершинами навстречу друг другу, и выполненной из диэлектрического плазмообразующего материала и установленной на оси кольцевого электрода диафрагмой. Наряду с первичными частицами (в виде мономеров, кластеров) и макрочастицами - фрагментами разрушенного материала диафрагмы в виде капель и осколков, формировались фракталоподобные структуры на послетоковой стадии разряда через отверстие диафрагмы в результате остывания продуктов высокотемпературной эрозии при заполнении объема разрядной камеры.

Однако данная схема получения продуктов высокотемпературной эрозии материалов не позволяет регулировать процесс получения фракталоподобных структур и их структуризацию в ходе роста агрегатов. Это приводит к тому, что фракталоподобные агрегаты получаются с неуправляемым заранее разбросом структурных параметров. В частности, фрактальная размерность агрегатов D меняется в диапазоне от 1,6 до 1,9, а удельное содержание фракталоподобных структур в общем объеме получаемых продуктов не превышает 5-10%.

Заявленная нами группа изобретений позволяет стабильно и с большим выходом (более 20% от испаренной массы) получать как субмикронные, так и микронные фракталоподобные агрегаты заданного размера, морфологического и химического строения, а также управлять процессом агрегации на ранних и поздних стадиях коагуляции указанных выше структур.

Такой технический эффект достигнут нами, когда
- в способе получения фракталоподобных структур, включающем получение потока слабоионизованного газа из исходного плазмообразующего материала, охлаждение потока слабоионизованного газа до температуры конденсации, формирование из нейтральных и заряженных частиц центров образования наноструктур, агрегацию наноструктур в кластеры и их рост до фракталоподобных структур, слабоионизованный газ получают при диафрагменном импульсном электрическом разряде в режиме течения струй продуктов высокотемпературной эрозии с параметром нерасчетности n, выбранным из условия:
1≤n<250,
где n= Р_крит/Р_атм, Р_крит - давление в критическом сечении струи при истечении из отверстия диафрагмы, Р_атм - давление во внешней среде по отношению к осевой зоне струи,
охлаждение потока слабоионизованного газа до температуры конденсации осуществляют за время спада тока разряда t_спад, найденное из условия
t_спад>t_конд,
где t_спад= 0,9 I_max К^-1, t_конд - промежуток времени, в течение которого происходит конденсация слабоионизованного газа и образование заряженных наноструктур с плотностью N₊ и нейтральных наноструктур с плотностью N_n, I_max - значение максимума тока разряда, К - крутизна спада импульса тока разряда,
агрегацию наноструктур в кластеры осуществляют до размера r₀ с плотностью N_cl при условии
k_rec (N₊)²>>k_coag(N_n)²,
где k_rec - константа скорости рекомбинации положительно заряженных наноструктур, k_coag - константа скорости коагуляции нейтральных наноструктур,
рост кластеров осуществляют до фракталоподобных структур размером R₀ с фрактальной размерностью D при выполнении соотношения
n_cl≈(R₀/r₀)^D,
где n_cl - число кластеров в агрегате;
- в устройстве для получения фракталоподобных структур, включающем герметичную разрядную камеру с источником электропитания, газовакуумной системой, кольцевыми электродами, внутренние отверстия которых выполнены в виде усеченных конусов вершинами навстречу друг другу, и установленной на оси кольцевого электрода диафрагмой, в качестве источника электропитания выбран высоковольтный генератор импульсов тока регулируемой амплитуды и формы, диафрагма выполнена с круглым отверстием, поверхность которого выполнена из плазмообразующего материала с соотношением радиуса r и длины 1 отверстия в интервале
0,5<2r/l<2,0,
радиус R внутреннего отверстия электродов выбран из условия
lnR/r > 1,6πLω/μμ₀(I_max)²t_н,
где L - расстояние диафрагма-кольцевой электрод; ω- средняя скорость уноса массы плазмообразующего материала диафрагмы, μμ₀= 1,257 10^-6Гн/м; I_max - значение максимума тока разряда; t_н- время развития силовых магнитогазодинамических неустойчивостей в плазме разряда, при этом величина I_max выбрана из условия при l и r, взятых в см
I_mах>2,5 10⁴(l^1,4)/r^1,4(1+r/l), А.

Если необходимо осаждение фракталов, то в разрядной камере дополнительно размещают подложку, предварительно очищенную коротковолновым излучением (λ ≤ 400 нм) плазмы струи разряда с плотностью светового потока Ф₀ =10⁴-10⁵ Вт/см² и длительностью 0,005 мс<τ<0,5 мс (см. п.2, формула изобретения). Подложку размещают между кольцевым электродом и диафрагмой на расстоянии А от оси разрядного промежутка, удовлетворяющем соотношению:
3R<А<5R,
где R - радиус отверстия в кольцевом электроде, м (см. п.4, формула изобретения).

Подложку также можно разместить в разрядной камере ортогонально оси диафрагмы за кольцевым электродом на расстоянии Р*, удовлетворяющем условию
А*<Р*≤Р,
где Р - величина расстояния вдоль оси кольцевого электрода от его поверхности, обращенной к диафрагме, до стенки камеры, А*=24R, R - радиус отверстия в кольцевом электроде (см. п.5, формула изобретения). В этом случае увеличивается выход фракталоподобных структур за счет агрегации продуктов эрозии диафрагмы из осевой и приосевой зоны струи, прошедших через отверстие кольцевого электрода.

На фиг.1 показана схема устройства для реализации предлагаемого способа по п. 3-5, где источник 1 электропитания, кольцевой анод 2, кольцевой катод 3, плазмообразующая диафрагма 4, разрядная вакуумная камера 5, коммутатор 6, подложка 7, устройство 8 поджига, схема 9 синхронизации, подложка 10;
А - расстояние от оси разрядного промежутка до подложки 7, 1 - толщина диафрагмы, L - межэлектродный промежуток, Р - расстояние вдоль оси кольцевого электрода от его поверхности, обращенной к диафрагме, до стенки камеры, 2R - диаметр отверстия в кольцевом электроде, 2r - диаметр отверстия в диафрагме, L_k - индуктивность контура, С₀ - высоковольтный емкостной накопитель энергии, R_k - сопротивление контура.

На фиг. 2 показана часть разрядной камеры с фотограммой 11 струи плазмы разряда на токовой фазе разряда, а также изображена подложка 10 для осаждения агрегатов на расстоянии Р* от поверхности кольцевого электрода 3 до подложки 10.

На фиг.3 представлен электронномикроскопический снимок фракталоподобного агрегата, полученного при газодинамическом режиме течения плазмы струи и параметре нерасчетности n≈1-2.

Устройство, реализующее заявленную группу изобретений, работает следующим образом: в вакуумной камере 5 между кольцевыми электродами 2 и 3 через плазмообразующую диафрагму 4 формируют струйный диафрагменный импульсный разряд. Для этого на устройство 8 поджига с помощью схемы 9 синхронизации подают сигнал запуска, открывающий коммутатор 6 (например, игнитрон) источника 1 электропитания, представляющего собой сильноточный разрядный контур с высоковольтным емкостным накопителем энергии С₀. Затем высокое напряжение подают на электроды 2 и 3 и батарею конденсаторов С₀ разряжают на нагрузке - межэлектродном промежутке (анод 2 - катод 3).

Импульс тока струйного диафрагменного разряда необходимой формы, длительности и амплитуды получают выбором параметров разрядного контура и разрядного промежутка на основании электротехнического расчета - выбором межэлектродного промежутка L, толщины диафрагмы l, диаметра отверстия 2r в ней, величины зарядного напряжения U₀ батарей, индуктивности контура L_к, сопротивления контура R_к и составом плазмообразующего материала. При этом получают определенную пространственно-временную структуру течения струи продуктов эрозии плазмообразующего материала диафрагмы с зоной получения продуктов эрозии в отверстии диафрагмы; с осевой зоной продува разрядного промежутка продуктами эрозии; с приосевой зоной течения продуктов эрозии, слабо обжатой магнитным полем собственного тока разряда; зоной оболочки и зоной торможения за кольцевыми электродами 2 и 3.

В отверстии диафрагмы в зависимости от величины скорости уноса массы ω плазмообразующего материала получают эрозионную плазму с высокими удельными параметрами (температурой от 2000 до 70000 К при давлениях от 0,1 до 100 МПа) выбором величины плотности тока от 1 кА/см² до 1 МА/см².

Агрегацию фракталоподобных структур из продуктов эрозии осуществляют в зоне оболочки струи (подложка 7) и зоне торможения струи за кольцевым электродом (подложка 10). При этом режим течения продуктов высокотемпературной эрозии в осевой зоне струи с параметром нерасчетности n выбирают из условия:
1T≤n<250,
где n=Р_крит/Р_атм, Р_крит - давление в критическом сечении струи при истечении из отверстия диафрагмы, Р_aтм - давление во внешней среде по отношению к осевой зоне струи.

Из нейтральных и заряженных частиц сформированного потока слабоионизованного газа в зоне оболочки струи и зоне торможения струи за электродами 2 и 3 получают необходимое и стабильное количество центров образования наноструктур заданного состава.

Охлаждение потока слабоионизованного газа до температуры конденсации осуществляют путем снижения величины тока разряда, от максимального значения I_mах с выбранной крутизной спада К, обеспечивающей резкое расширение приосевой зоны струи, слабо обжатой азимутальным магнитным полем разрядного тока. При этом время спада тока t_спад значительно больше промежутка времени t_конд, необходимого для конденсации всех продуктов эрозии в потоке расширяющегося слабоионизованного пара, т.е.

t_спад>>t_конд.

Промежуток времени t_конд, в течение которого происходит конденсация слабоионизованного газа, находят из выражения
t_конд≈3g^1/3(k₀N_c)^-1,
где q - среднее число атомов в кластере, k_o≈ 1,9T^1/2m^1/6ρ^-2/3, Т=Т_с - температура конденсации, m - масса атома, ρ- плотность вещества наноструктур, N_c - плотность атомов до конденсации потока слабоионизованного газа.

Выполнение этого условия необходимо для того, чтобы процессы конденсации в расширяющемся ионизованном газе протекали при относительно высоких давлениях газа, когда его давление сравнивается с давлением насыщенного пара при данной температуре. Это необходимо для увеличения центров образования наноструктур, а также для стабильной и эффективной агрегации наноструктур в кластеры с последующим их ростом до фракталоподобных структур. Для достижения этой цели внутренняя поверхность отверстия диафрагмы изготовлена из плазмообразующего материала с соотношением радиуса r и длины l отверстия в интервале
0,5<2r/l<2,0,
радиус R внутреннего отверстия электродов выбран из условия
lnR/r > 1,6πLω/μμ₀(I_max)²t_н,
где L - расстояние диафрагма - кольцевой электрод, ω- средняя скорость уноса массы плазмообразующего материала диафрагмы, μμ₀= 1,257 10^-6Гн/м, I_max - значение максимума тока разряда, t_н - время развития силовых магнитогазодинамических неустойчивостей в плазме разряда, при этом величина I_max должна соответствовать следующему условию при l и r, взятых в см
I_max>2,5 10⁴(l^1,4)/r^1,4(l+r/l), А.

Это позволяет при спаде тока от I_мах до 0,1I_мax за t_спад охладить поток слабоионизованного газа до температуры конденсации и осуществить многостадийный процесс агрегации фракталоподобных структур в зоне оболочки струи разряда и за срезом кольцевого электрода.

При этом также экспериментально установлено, что для полного использования испаренного материала в процессе образования наноструктур и затем кластеров должно быть выполнено условие (N_n+2N₊)q=N_a. Для этого расширение и охлаждение слабоионизованного газа реализуют за время конденсации, найденное из условия
t_конд=3g^1/3(k₀N_c)^-1,
где t_конд - промежуток времени, в течение которого происходит конденсация слабоионизованного пара, q - среднее число атомов в кластере, N_c - плотность атомов при охлаждении потока слабоионизованного газа, k_o≈ 1,9 T^1/2 m^1/6 ρ^-2/3, Т=Т_конд - температура конденсации, m - масса атома, ρ- плотность вещества наноструктур.

Для получения фракталоподобных агрегатов с заданной фрактальной размерностью D и размером R₀ процесс роста осуществляют при кластер-кластерном режиме агрегации поддержанием в течение времени t_спад температуры Т* среды в области коагуляции в пределах 0,8 Т_конд≤Т*<Т_конд. При этом справедливы следующие соотношения
N_cl≈6k_rec(N₊)²q^1/6(k₀N_n)^-1,
n_cl≈(R₀/r₀)^D,
где N_cl - плотность фракталоподобных кластеров, k_o≈ 1,9 T^*1/2 m^1/6 ρ^-2/3, n_cl - число кластеров во фракталоподобном агрегате; R₀ - размер фракталоподобного агрегата, D - фрактальная размерность агрегата, r₀ - размер кластера. Изменение температуры Т* в указанном выше диапазоне обеспечивается выбранным значением крутизны спада тока К.

Таким образом, создавая и изменяя пространственно-временную структуру струи и режим разряда выбором параметров разрядного промежутка и размеров отверстия диафрагмы, осуществляют управление процессом структуризации получаемых фракталоподобных агрегатов на стадии их роста.

Полученные фракталоподобные структуры, если это необходимо, дополнительно осаждают на поверхность размещенной в зоне оболочки струи на расстоянии А подложки 7 и размещенной в зоне торможения струи на расстоянии Р* от кольцевого электрода 3 подложки 10, очищенных непосредственно перед осаждением коротковолновым излучением плазмы от осевой зоны струи на токовой фазе разряда с плотностью светового потока Ф₀=10⁴-10⁵ Вт/см² и длительностью 0,005 мс<τ<0,5 мс.

Пример конкретного исполнения
В качестве конкретного примера исполнения заявленной группы изобретений приводим описание получения фрактальных агрегатов размером R₀=2±0,3 мкм с фрактальной размерностью D=1,6±0,2 при переработке ≈45% испаренного материала диафрагмы во фракталоподобные агрегаты; см. фиг.3.

Разряд формировали в вакуумной камере 5, в которой давление Р_нач=10 Па, через отверстие в плазмообразующей диафрагме 4 между кольцевыми электродами 2 и 3 с электропитанием от конденсаторной батареи 1 с параметрами контура U₀=5 кВ, С₀=2,8 мФ, L_k=5,6 мкГ, R_k=l,9 мOм. В качестве плазмообразующего материала диафрагмы 4 использовался спектрально чистый углерод, с диаметром цилиндрического отверстия 2r в диапазоне 4,0 мм и толщиной 1 от 4,0 мм.

Диаметр отверстия в кольцевых электродах 2R из графита равнялся 40 мм. Расстояние от поверхности диафрагмы 4 до кольцевых электродов 2 и 3 составляло 50 мм при межэлектродном промежутке L, равном 104 мм. На многоканальном диагностическом комплексе, не показанном на фиг.1, регистрировали одиночный импульс тока длительностью 400 мкс с амплитудой тока 75 кА для реализации газодинамического режима течения плазмы с параметром нерасчетности n=1-2 при скорости уноса массы углерода ω = 63,9 г/с.
Форму импульса тока разряда и производную тока разряда регистрировали с помощью поясов Роговского, а измерение падения напряжения на разрядном промежутке осуществляли с помощью двух емкостных делителей напряжения.

Крутизна спада тока К выбрана равной 9*10⁶ А/с, при этом за t_спад=7,5 10^-3с>>t_конд=(1-5) 10^-7 с получили заряженные наноструктуры с плотностью N₊= (2-0,6) 10¹⁴ см^-3, нейтральные наноструктуры с плотностью N_n=(1-2) 10¹³ cм^-3 и кластеры размером r₀≤4-5 нм при константе скорости рекомбинации положительно заряженных наноструктур k_rec= 1*10^-8 см³ c^-1 и константе скорости коагуляции нейтральных наноструктур k_соag=(4-5)*10^-10см³с^-1.

Определение структурных параметров фракталоподобных структур, полученных в результате агрегации по описанному выше способу, производилось методом электронной микроскопии (ТЕМ) с применением клеточного разбиения двумерного изображения исследуемой структуры (Covering Set Method).

Выполнение указанных выше условий позволило получить качественно новый технический эффект, а именно:
- получать фракталоподобные структуры из практически любого исходного материала;
- агрегировать структуры с необходимыми структурными параметрами: фрактальной размерностью, линейным размером агрегата и его составляющих элементов, анизотропией формы и т.д.;
- осуществлять значительный выход получаемых фракталоподобных структур из исходного плазмообразующего материала;
- осаждать фракталоподобные структуры на поверхность подложки.

Преимущества описанных способов получения фракталоподобных структур и устройств на их основе позволяют использовать их также для моделирования свойств долгоживущих и энергоемких плазменных образований (фрактальных плазмоидов), когда требуется понимание природы таких объектов, как шаровая молния и других явлений, имеющих фундаментальное научное значение.

Изобретение относится к физике плазмы, преимущественно к физике и технике электронно-ионных плазменных процессов и технологий на их основе, и может быть использовано для получения наноструктур и фракталоподобных агрегатов при создании гетерофазных рабочих сред источников излучения, покрытий с новыми физическими свойствами, сред для передачи и трансформации концентрированных потоков энергии и электрического потенциала. Способ включает получение потока слабоионизованного газа из исходного плазмообразующего материала, охлаждение потока слабоионизованного газа до температуры конденсации, формирование из нейтральных и заряженных частиц наноструктур, агрегацию наноструктур в кластеры и их рост до фракталоподобных структур. Слабоионизованный газ получают при струйном диафрагменном импульсном электрическом разряде в режиме течения струй продуктов высокотемпературной эрозии с параметром нерасчетности, найденном экспериментально для формирования пространственно-временной структуры струи и реализации управления процессом агрегации фракталоподобных структур. Устройство включает герметичную разрядную камеру с источником электропитания, газовакуумной системой, кольцевыми электродами, внутренние отверстия которых выполнены в виде усеченных конусов вершинами навстречу друг другу, и выполненной из диэлектрического плазмообразующего материала и установленной на оси кольцевого электрода диафрагмой. В качестве источника электропитания выбран высоковольтный генератор импульсов тока регулируемой амплитуды и формы, диафрагма выполнена с круглым отверстием с соотношением радиуса r и длины l отверстия. Технический результат - возможность получать фракталоподобные структуры из практически любого исходного материала, агрегировать структуры с необходимыми структурными параметрами: фрактальной размерностью, линейным размером агрегата и его элементов, анизотропией формы и т.д., осуществлять значительный выход получаемых фракталоподобных структур из исходного плазмообразующего материала, осаждать фракталоподобные структуры на поверхность подложки. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ получения фракталоподобных структур, включающий получение потока слабоионизованного газа из исходного плазмообразующего материала, охлаждение потока слабоионизованного газа до температуры конденсации, формирование из нейтральных и заряженных частиц наноструктур, агрегацию наноструктур в кластеры и их рост до фракталоподобных структур, отличающийся тем, что слабоионизованный газ получают при струйном диафрагменном импульсном электрическом разряде в режиме течения струй продуктов высокотемпературной эрозии с параметром нерасчетности n, выбранным из условия
1≤n<250,
где n= Р_крит/Р_атм;
Р_крит - давление в критическом сечении при истечении струи из отверстия диафрагмы, Па;
Р_атм - давление во внешней среде по отношению к осевой зоне струи, Па,
охлаждение потока слабоионизованного газа до температуры конденсации осуществляют при времени спада тока разряда t_спад, найденном из условия
t_спад>>t_конд,
где t_спад= 0,9l_maxК^-1, с;
t_конд - промежуток времени, в течение которого происходит конденсация слабоионизованного газа и образование заряженных наноструктур с плотностью N₊ и нейтральных наноструктур с плотностью N_n, с;
l_max - значение максимума тока разряда, А;
К - крутизна спада импульса тока разряда, А/с,
агрегацию наноструктур в кластеры осуществляют до размера r₀ при условии
k_rec(N₊)²>>k_coag(N_n)²,
где k_rec - константа скорости рекомбинации положительно заряженных наноструктур, см³ с^-1;
k_coag - константа скорости коагуляции нейтральных наноструктур, см³ с^-1,
рост кластеров осуществляют до фракталоподобных структур размером R₀ с фрактальной размерностью D при выполнении соотношения
n_cl≈(R₀/r₀)^D,
где n_cl - число кластеров в агрегате. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученные фракталоподобные структуры дополнительно осаждают на поверхность подложки, очищенную непосредственно перед осаждением коротковолновым излучением плазмы струи на токовой фазе разряда с плотностью светового потока Ф₀= 10⁴-10⁵ Вт/см² и длительностью 0,005 <τ<0,5 мс. 3. Устройство для получения фракталоподобных структур, включающее герметичную разрядную камеру с источником электропитания, газовакуумной системой, кольцевыми электродами, внутренние отверстия которых выполнены в виде усеченных конусов вершинами навстречу друг другу, и установленной на оси кольцевого электрода диафрагмой, отличающееся тем, что в качестве источника электропитания выбран высоковольтный генератор импульсов тока регулируемой амплитуды и формы, диафрагма выполнена с круглым отверстием, поверхность которого выполнена из плазмообразующего материала, с соотношением радиуса r и длины l отверстия, выбранных из интервала
0,5<2r/l<2,0,
радиус R внутреннего отверстия электродов выбран из условия
ln R/r>1,6πLω/μμ₀(I_max)²t_н,
где L - расстояние диафрагма-кольцевой электрод, м;
ω - скорость уноса массы плазмообразующего материала диафрагмы, кг/с;
μμ₀= 1,257×10^-6Гн/м;
I_max - значение максимума тока разряда, А;
t_н - время развития силовых магнитогазодинамических неустойчивостей в плазме разряда, с,
при этом величина I_max соответствует условию при l и r, взятых в см
I_max>2,5•10⁴(l^1,4)/r^1,4(1+r/l), А,
а величина расстояния Р вдоль оси кольцевого электрода от его поверхности, обращенной к диафрагме, до стенки камеры выбрана из условий
Р>А*,
где А*= 24R, м;
R - радиус отверстия в кольцевом электроде, м. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что между одним из кольцевых электродов (например, катодом) и диафрагмой дополнительно размещена подложка параллельно оси разрядного промежутка и на расстоянии А от нее, удовлетворяющем соотношениям:
3R<A<5R. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что ортогонально оси отверстия диафрагмы за кольцевым электродом дополнительно размещена подложка на расстоянии Р*, удовлетворяющем условию
А*<P*≤P.