ISSN 1996-0948 · EISSN 2949-561X

· Языки: ru / en

Статья: Особенности продольного распределения параметров плазмы начального участка сверхзвуковой струи из импульсного капиллярного разряда (2018)

Читать

Читать онлайн

Представлены результаты спектроскопического исследования начального участка сверхзвуковой плазменной струи, формируемой импульсным разрядом в капилляре из углеродсодержащего полимера. Зарегистрированные с высоким временным (1–50 мкс) и пространственным (30–50 мкм) разрешением излучательные свойства высокотемпературного ядра струи (интенсивность и контур бальмеровских линий Hα и Hβ, относительные интенсивности ионных линий C II) позволили выявить особенности продольного распределения плотности и температуры электронов, вызванные неизобаричностью начального участка струи при сверхзвуковом ее истечении.

The results of spectroscopic investigation of the initial section of a supersonic plasma jet formed by a pulsed discharge in a capillary made of a carbon-containing polymer are presented. The emission properties of high-temperature core of the jet (the intensity and the contour of Balmer lines Hα and Hβ, the relative intensities of ionic C II lines) detected with high temporal (1–50 μs) and spatial (30–50 μm) resolution allowed us to identify the features of longitudinal distribution of electron density and temperature, caused by the flow non-isobaricity along the initial section of supersonic jet.

Ключевые фразы: импульсный разряд, капилляр, абляция, СПЕКТРОСКОПИЯ, сверхзвуковая струя, концентрация электронов, температура

Автор (ы): Ефимов Александр Валерьевич, Пащина Анатолий Степанович, Чиннов Валерий Федорович, Казанский Павел

Журнал: ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

SCI: Физика
УДК: 533.9.082.5. Использование оптических методов (включая спектроскопические методы и использование лазеров)
537.523. Электрические разряды в газах при нормальном давлении
eLIBRARY ID: 32576469

Для цитирования:

ЕФИМОВ А. В., ПАЩИНА А. С., ЧИННОВ В. Ф., КАЗАНСКИЙ П. ОСОБЕННОСТИ ПРОДОЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЛАЗМЫ НАЧАЛЬНОГО УЧАСТКА СВЕРХЗВУКОВОЙ СТРУИ ИЗ ИМПУЛЬСНОГО КАПИЛЛЯРНОГО РАЗРЯДА // ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА. 2018. №1

Текстовый фрагмент статьи

В работе экспериментально измерены профили концентрации ne и температуры Te электронов приосевой зоны начального участка (z ~ 6 мм) импульсно-эрозионной (tр ~ 1 мс, C5H8O2) плазменной струи малого масштаба (d ~ 1,6 мм), которые отражают ход газодинамических параметров и особенности ударно-волновой структуры сверхзвукового течения. Выбор для диагностики близко расположенных линий водорода Hα и ионов углерода C II 657 (16,33 эВ) и C II 678 (22,53 эВ), а также удачное сочетание свойств излучающих компонент (большая разность энергий между уровнями возбуждения линий ионов углерода и достижение максимума интенсивности излучения в приосевой зоне струи), обеспечивают возможность синхронной регистрации профилей концентрации и температуры электронов и высокую точность определения температуры электронов в приосевой зоне разряда. Значения концентрации и температуры электронов, измеренные вдоль начального участка плазменной струи, варьируются в диапазоне ne min ~ (1,31017 –3,51017 )см-3 и Te ~ 2,1–3,3 эВ соответственно. Отметим, что близкие значения оценок температуры электронов в этой области Te ~ 2,4 эВ получены с использованием ионных линий меди – Cu II 248,9 нм (E* = 8,23 эВ) и 254,4 нм (E* = 13,38 эВ), – наблюдаемых в ультрафиолетовой области спектра [14]. Измеренные профили концентрации и температуры электронов качественно согласуются с продольным ходом газодинамических параметров (давления, числа Маха) вдоль оси сверхзвуковой струи и отражают особенности неизобаричного течения, характерного для ее начального участка [17].

Использование спектроскопического оборудования высокого пространственно-временного разрешения и одновременное определение ne и Te методами количественной эмиссионной спектроскопии составляет хорошую основу для диагностики мелкомасштабных пространственно неоднородных плазменных объектов и может найти применение при исследовании разнообразных нестационарных движущихся плазменных объектов в технологических и аэрофизических приложениях.

Список литературы

1. Минько Л. Я. Получение и исследование импульсных плазменных потоков. - Минск: Наука и техника, 1970.
2. Огурцова Н. Н., Подмошенский И. В., Шелемина В. М. // ТВТ. 1968. Т. 6. № 1. С. 48.
3. Leonov S., Nebolsin V., Shilov V. / Proc. I Int. Work. Perspect. MHD Plasma Technol. Aerosp. Appl. (ed. V. Bityurin), (IVTAN, Moscow, 1999). P. 58-65.
4. Авраменко Р. Ф., Николаева В. И., Поскачеева Л. П. В сб. “Шаровая молния в лаборатории”. Ред. Авраменко Р. Ф., Климов А. И., Синкевич О. А. - М.: Химия, 1994. С. 15-56.
5. Авраменко Р. Ф., Бахтин Б. И., Николаева В. И., Поскачеева Л. П., Широков Н. Н. // ЖТФ. 1990. Т. 60. № 12. С. 57.
6. Ершов А. П., Колесников Е. Б., Тимофеев И. Б., Черников В. А., Чувашев С. Н., Шибков В. М. // ТВТ. 2007. Т. 45. № 5. С. 646. EDN: IAQXKR
7. Ершов А. П., Тимофеев И. Б., Чувашев С. Н., Шибков В. М. В сб. “Шаровая молния в лаборатории”. Ред. Авраменко Р. Ф., Климов А. И., Синкевич О. А. - М.: Химия, 1994. С. 112-118.
8. Ершов А. П., Розанов В. В., Сысоев Н. Н., Тимофеев И. Б., Чувашев С. Н., Шибков В. М. // Физическая гидродинамика. Физический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова. 1994. № 4. С. 1-26.
9. Pashchina A. S., Klimov A. I., Efimov A. V. Influence of Nano-Scale Clusters on Gas Dynamics Parameters of Plasma Jet Created by Capillary Type Discharge (AIAA 2014-0517). 52nd Aerospace Sciences Meeting, 2014, p.1-11. EDN: UGGXCR
10. Леонов С. Б., Лукьянов Г. А. // ПМТФ. 1994. № 5. С. 13.
11. Пащина А. С., Климов А. И. // Хим. Физика. 2014. Т. 33. № 2. С. 78. EDN: RUUQND
12. Эндер А. Я., Кузнецов В. И., Колышкин И. Н. // ЖТФ. 2015. Т. 85. № 11. С. 3. EDN: UJMQTX
13. Пащина А. С., Ефимов А. В., Чиннов В. Ф. // ТВТ. 2016. Т. 54. № 4. С. 513. EDN: WDOUMD
14. Пащина А.С., Ефимов А.В., Чиннов В.Ф. // ТВТ. 2017. Т. 55. № 5. С. 669. EDN: ZFSJCZ
15. Пащина А. С., Ефимов А. В., Чиннов В. Ф., Агеев А. Г. // Прикладная физика. 2016. № 2. С. 29. EDN: VWYYDZ
16. Larenz R.W., Bartels H. // Naturwissenschaften. 1950. Vol. 37. No. 7. P. 164.
17. Лукьянов Г. А. Сверхзвуковые струи плазмы. - Л.: Машиностроение, 1985.
18. Собельман И. И. Введение в теорию атомных спектров. - М.: Физ.-мат. лит., 1963.
19. Лохте-Хольтгревен В. В кн. “Методы исследования плазмы”. - М.: Мир, 1971. С. 108-168. [W. Lochte-Holtgreven, in Plasma Diagnostics, pp. 108-168 (Amsterdam, North Holland, 1968].

1. L. Ya. Min’ko, Obtaining and Studying the Pulse Plasma Flows (Nauka i Tekhnika, Minsk, 1970) [in Russian].
2. N. N. Ogurtsova, I. V. Podmoshensky, and V. M. Shelemina, High Temp., 6 (1), 48 (1968).
3. S. Leonov, V. Nebolsin, V. Shilov, in Proc. I Int. Work. Perspect. MHD Plasma Technol. Aerosp. Appl. Ed. V. Bityurin (IVTAN, Moscow, 1999), pp. 58–65.
4. R. F. Avramenko, V. I. Nikolaeva, and L. P. Poskacheeva, in Book: Ball Lightning in Laboratory, p.p. 15–56 Ed. R. F. Avramenko, A. I. Klimov, O. A. Sinkevich, (Chemistry, Moscow, 1994) [in Russian].
5. R. F. Avramenko, B. I. Bakhtin, V. I. Nikolaeva, L. P. Poskacheeva, and N. N. Shirokov, Sov. Tech. Phys. 60 (12), 57 (1990)
6. A. P. Ershov, E. B. Kolesnikov, I. B. Timofeev, V. A. Chernikov, S. N. Chuvashev, and V. M. Shibkov, High Temp. 45 (5), 646 (2007).
7. A. P. Ershov, I. B. Timofeev, S. N. Chuvashev, and V. M. Shibkov, in Book: Ball Lightning in Laboratory, p.p. 112–118. Ed. R. F. Avramenko, A. I. Klimov, O. A. Sinkevich (Chemistry, Moscow, 1994) [in Russian].
8. A. P. Ershov, V. V. Rozanov, N. N. Sisoev, I. B. Timofeev, S. N. Chuvashev, and V. M. Shibkov, Fizicheskaya Gidrodinamika, (Phys. Fac. Lomonosov MGU), No. 4, 1 (1994).
9. A. S. Pashchina, A. I. Klimov, and A. V. Efimov, in Proc. 52nd Aerosp. Sci. Meet., AIAA Paper 2014-0517 (American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2014), p. 1–11.
10. S. B. Leonov and G. A. Lukyanov, Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, No. 5, 13 (1994).
11. A. S. Pashchina and A. I. Klimov, Chem. Phys. 33 (2), 78 (2014).
12. A. Ya. Ender, V. I. Kuznetsov, and I. N. Kolyshkin, Tech. Phys. 85 (11), 3 (2015).
13. A. S. Pashchina, A. V. Efimov, and V. F. Chinnov, High Temp. 54 (4), 513 (2016).
14. A. S. Pashchina, A. V. Efimov, and V. F. Chinnov, High Temp. 55 (5), 669 (2017).
15. A. S. Pashchina, A. V. Efimov, V. F. Chinnov, and A. G. Ageev, Prikl. Fiz., No. 2, 29 (2016).
16. R. W. Larenz und H. Bartels, Naturwissenschaften 37 (7), 164 (1950).
17. G. A. Luk’yanov, Supersonic Plasma Jets (Mashinostroyeniye, Leningrad, 1985) [in Russian].
18. I. I. Sobel’man, Introduction to the Theory of Atomic Spectra (Moscow: Fizmatgiz, 1963) [in Russian].
19. W. Lochte-Holtgreven, in Book: Plasma Diagnostics, pp. 108-168 (Amsterdam, North Holland, 1968; Moscow, Mir, 1971)].

Выпуск

№1 (2018)

Кол-во страниц: 98 страниц

С О Д Е Р Ж А Н И Е

ОБЩАЯ ФИЗИКА

Канаметов А. А., Дедков Г. В. Сила электростатического трения зонда атомно-силового микроскопа вблизи поверхности 5

ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ

Гаранина О. С., Романовский М. Ю. Анализ распределения по энергии заряженных частиц в экспериментах по лазерному облучению мишеней 11
Дешко К. И., Черников В. А. Определение скорости плазменной струи малогабаритного магнитоплазменного компрессора с низковольтной системой питания 15
Овцын А. А., Кадников Д. В., Смирнов С. А. Влияние газообразных продуктов травления поликарбоната на электрофизи-ческие параметры плазмы кислорода 19
Ефимов А. В., Пащина А. С., Чиннов В. Ф., Казанский П. Н. Особенности продольного распределения параметров плазмы начального участка сверхзвуковой струи из импульсного капиллярного разряда 24

ЭЛЕКТРОННЫЕ, ИОННЫЕ И ЛАЗЕРНЫЕ ПУЧКИ

Козырев А. Н., Свешников В. М. Численные алгоритмы расчета объемного заряда, создаваемого интенсивными пучками заряженных частиц 30

ФОТОЭЛЕКТРОНИКА

Мольков П. И., Балиев Д. Л. Исследование фотоэлектрических характеристик матричных фотоприемных устройств уль-трафиолетового диапазона спектра 36
Никонов А. В., Яковлева Н. И. Исследование спектров отражения многослойных гетероэпитаксиальных структур на осно-ве КРТ 42

ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Расмагин С. И., Новиков И. К. Свойства легированного золотом кремния в присутствии вольфрама 47
Козлов Г. В., Долбин И. В. Моделирование углеродных нанотрубок и нановолокон как макромолекулярных клубков для оценки степени упрочнения нанокомпозитов 53
Калажоков З. Х., Карамурзов Б. С., Калажоков Х. Х., Квашин В. А., Шериева Э. Х. Влияние соединений Mn5Si3 и MnSi на поверхностное натяжение расплавов бинарной системы Mn-Si 58
Вирюс А. А., Шипко М. Н., Степович М. А., Коровушкин В. В. Комплексный микроанализ состава и структуры порошков гематита 63
Виноградов C. В., Кононов М. А., Пустовой В. И., Светиков В. В. Плазмонная спектроскопия водного раствора фталоци-анина меди, адсорбированного на поверхности серебра 69

ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ

Котов В. М., Аверин С. В., Котов Е. В. Акустооптический модулятор многоцветного излучения на основе ниобата лития 74
Голицын А. А., Сейфи Н. А. Реализация активно-импульсного режима на ПЗС-матрице 78

ПЕРСОНАЛИИ

Памяти выдающегося ученого А. А. Рухадзе 84

ИНФОРМАЦИЯ

Перечень статей, переведенных и опубликованных в англоязычных журналах в 2017 г. 85
25-я Международная конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения 90
X-th International Workshop Microwave Discharges: Fundamentals and Applications (MD-10) 93
XLV Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу 94
Правила для авторов 96

C O N T E N T S

GENERAL PHYSICS

A. A. Kanametov and G. V. Dedkov Frictional electrostatic force on the AFM probe near a surface 5

PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS

O. S. Garanina and M. Yu. Romanovsky New representation of charged particles energy distributions in experiments on laser irradiation of targets 11
K. I. Deshko and V. A. Chernikov Measurements of the plasma jet velocity from a miniature magneto-plasma compressor with the low-voltage power supply system 15
A. A. Ovtsyn, D. V. Kadnikov, and S. A. Smirnov Influence of gaseous products of polycarbonate etching on parameters of the oxygen plasma 19
A. V. Efimov, A. S. Pashchina, V. F. Chinnov, and P. N. Kazanskiy Features of longitudinal distribution of plasma parameters at the initial section of a supersonic jet created by the pulsed discharge in a capillary 24

ELECTRON, ION, AND LASER BEAMS

A. N. Kozyrev and V. M. Sveshnikov Numerical algorithms for calculating the volume charge generated by intense charged particles beams 30

PHOTOELECTRONICS

P. I. Molkov and D. L. Baliev Investigation of photoelectric characteristics in focal plane arrays designed for the ultraviolet spectral range 36
A. V. Nikonov and N. I. Iakovleva Refraction spectra of MCT multilayer heterostructures 42

PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS

S. I. Rasmagin and I. K. Novikov Properties of gold-doped silicon in the presence of tungsten 47
G. V. Kozlov and I. V. Dolbin Modeling of carbon nanotubes and nanofibers as macromolecular coils for estimation of the rein-forcement degree of nanocomposites 53
Z. Kh. Kalazhokov, B. S. Karamurzov, Kh. Kh. Kalazhokov, V. A. Kvashin, and E. Kh. Sherieva Influence of adsorption of Mn5Si3 and MnSi on surface tension of melts of the binary Mn-Si system 58
A. A. Viryus, M. N. Shipko, M. A. Stepovich, and V. V. Korovushkin Complex microanalysis of the composition and structure of hematite powders 63
S. V. Vinogradov, M. A. Kononov, V. I. Pustovoi, and V. V. Svetikov Plasmonic spectroscopy of the water solutions of the copper phthalocyanine adsorbed on a silver surface 69

PHYSICAL APPARATUS AND ITS ELEMENTS

V. M. Kotov, S. V. Averin, and E. V. Kotov Acousto-optic modulator of a multi color radiation on the basis of lithium niobate 74
A. A. Golitsyn and N. A. Seyfi The implementation of a gated viewing on the CCD matrix 78

PERSONALIA

In memory of the outstanding scientist A. A. Rukhadze 84

INFORMATION

The list of articles translated and published in English language journals in 2017 85
XXV International Conference on Photoelectronics and Nigth Vision Devices 90
X-th International Workshop Microwave Discharges: Fundamentals and Applications (MD-10) 93
XLV International Zvenigorod Conference on Plasma Physics and Controlled Thermonuclear Fusion 94
Rules for authors 96

Другие статьи выпуска

Влияние газообразных продуктов травления поликарбоната на электрофизические параметры плазмы кислорода (2018)

Авторы: Овцын Александр Андреевич, Кадников Дмитрий Викторович, Смирнов Сергей Александрович

Представлены экспериментальные данные о параметрах плазмы и о составе газообразных продуктов при обработке пленки поликарбоната в плазме пониженного давления (50–300 Па) в кислороде. Анализ газовой фазы проводили методами эмиссионной спектроскопии и массспектрометрии. При различной площади обрабатываемого материала измерена напряженность электрического поля и температура газа на оси разряда, мольные доли продуктов деструкции полимера. Рассчитана функция распределения электронов по энергиям. Показано, что с увеличением площади обрабатываемого материала в реакторе изменяется приведенная напряженность электрического поля, температура газа, средняя энергия электронов и коэффициенты скоростей процессов с участием электронов.

Сохранить в закладках

Определение скорости плазменной струи малогабаритного магнитоплазменного компрессора с низковольтной системой питания (2018)

Авторы: Дешко Кирилл Игоревич, Черников Владимир

Приведены результаты измерений средней скорости истечения плазменной струи, получаемой при помощи малогабаритного магнитоплазменного компрессора (МПК) с низковольтной системой питания. Определены зависимости скорости от давления газа, расстояния от торца плазмотрона и амплитуды тока разряда. Показано, что при давлениях ≲ 50 Торр скорость практически не меняется на расстоянии 5–25 мм от торца плазматрона. Выяснено, что скорость плазменной струи возрастает прямо пропорционально величине разрядного тока.

Сохранить в закладках

Анализ распределения по энергии заряженных частиц в экспериментах по лазерному облучению мишеней (2018)

Авторы: Гаранина Ольга Сергеевна, Романовский Михаил Юрьевич

Предложено новое описание распределения энергии заряженных частиц в эксперименте по облучению газовых D–T-мишеней мощным лазерным излучением. Используется ранее введенный авторами класс трехпараметрических функций, в основной части совпадающих с Больцмановским экспоненциальным распределением, а в асимптотической – со степенной (гиперболической) функцией. Результатами работы является уточнение эффективной температуры тепловой части распределения, а также и более точное определение количества высокоэнергетических частиц в его асимптотической части.

Сохранить в закладках

Сила электростатического трения зонда атомно-силового микроскопа вблизи поверхности (2018)

Авторы: Канаметов Анзор Азреталиевич, Дедков Георгий Владимирович

В рамках решения нерелятивистской электродинамической задачи получены формулы для тангенциальной диссипативной силы (силы электростатического трения) аксиальносимметричного зонда, движущегося параллельно плоской поверхности однородных пластин, или покрытых тонкими пленками пластин с различным сочетанием диэлектрических свойств. Разработаны численный алгоритм и программа расчета силы электростатического трения. В качестве примера вычислены силы трения металлического шарика вблизи металлической поверхности при фиксированной разности потенциалов между ними. Сравнение рассчитанных сил трения с экспериментальными значениями диссипативных сил в условиях электростатического взаимодействия обнаруживает расхождение на 8 порядков величины в меньшую сторону, как и в теоретических оценках других авторов. Зависимость силы трения от расстояния до поверхности аналогична наблюдавшейся в эксперименте.

Сохранить в закладках

Издательство

Издательство: АО "НПО "ОРИОН"
Регион: Россия, Москва
Почтовый адрес: 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
Юр. адрес: 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
ФИО: Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
E-mail адрес: orion@orion-ir.ru
Контактный телефон: +7 (499) 3749400
Сайт: http://www.orion-ir.ru

Все права на тексты и товарные знаки принадлежат их законным владельцам. Подробнее...

Сайт https://scinetwork.ru (далее – сайт) работает по принципу агрегатора – собирает и структурирует информацию из публичных источников в сети Интернет, то есть передает полнотекстовую информацию о товарных знаках в том виде, в котором она содержится в открытом доступе.

Сайт и администрация сайта не используют отображаемые на сайте товарные знаки в коммерческих и рекламных целях, не декларируют своего участия в процессе их государственной регистрации, не заявляют о своих исключительных правах на товарные знаки, а также не гарантируют точность, полноту и достоверность информации.

Все права на товарные знаки принадлежат их законным владельцам!

Сайт носит исключительно информационный характер, и предоставляемые им сведения являются открытыми публичными данными.

Администрация сайта не несет ответственность за какие бы то ни было убытки, возникающие в результате доступа и использования сайта.

Спасибо, понятно.

Наведите камеру на QR-код, чтобы открыть моб. версию страницы.

Ведущий журнала

Ильина Надежда

Написать

По вопросам связанным с журналом вы можете связаться с его ведущим.