Статьи

Заряженная нить, натянутая вдоль оси линейной электродинамической ловушки, совершает колебательно-вращательное движение, в результате которого заряженные частицы захватываются нитью в областях пучностей. Такая динамическая нить фактически является дополнительной ловушкой внутри ловушки Пауля.

Экспериментально исследовано удаление примесей изопропилового спирта с начальной объёмной концентрацией 20 % в ячейке с объёмом рабочей зоны 831 см3 в водном потоке с мелкодисперсными воздушными пузырьками с расходом раствора 2 м3/час квазиобъемным электрическим разрядом, получаемым с помощью многоэлектродной системы секционированных игольчатых электродов. При переменном напряжении промышленной частоты 50 Гц создание мелкодисперсной фазы с пузырьками воздуха в электроразрядной ячейке повышает эффективность удаления изопропилового спирта из потока воды на 6 %.

Экспериментально исследовано удаление примесей аммиака (100–200 ppm) в потоке влажного воздуха с расходом 30–150 м3/час УФ-излучением амальгамной лампы с ртутным разрядом низкого давления с длиной волны 185 нм и 254 нм. Наличие паров воды необходимо для эффективного удаления примесей УФ-излучением, поскольку при диссоциации молекул воды образуются высокоактивные радикалы OH и атомарного водорода H. Наличие капель воды резко снижает эффективность очистки. Рассмотрены основные реакции фотоокисления. Отмечена высокая эффективность удаления молекул аммиака одним фотоном 185 нм.

Экспериментально исследовано развитие электрического пробоя в воде с проводимостью 255 мкСм/см при воздействии ультразвуковых волн для геометрии электродов «острие–штырь» с межэлектродным промежутком 8 мм. Обнаружено, что при одинаковом напряжении, близком к минимальному пробойному, вероятность инициации пробоя и замыкания разрядом промежутка увеличивается в два раза при воздействии ультразвуком без создания кавитации, а время допробойной стадии сокращается по сравнению с пробоем без ультразвука.

Экспериментально исследовано развитие электрического пробоя через границу раздела двух жидкостей с различной электропроводностью и различной диэлектрической проницаемостью: слой трансформаторного масла над слоем воды в импульсном электрическом поле, направленном по нормали к границе раздела. Обнаружено, что сначала под действием электрического поля поверхность воды начинает прогибаться в слой масла, затем развивается конусообразная неустойчивость границы раздела жидкостей и конус воды быстро втягивается в масло вблизи высоковольтного электрода, погруженного в масло. Слой масла у электрода становиться тонким, либо конус воды достигает электрода, в результате чего возникает пробой.

Методом Particle Image Velocimetry (PIV) исследована нестационарная картина обтекания капли диэлектрической жидкости дибутилфталата окружающей водой слабой проводимости под действием импульса тока микросекундной длительности. Обнаружено, что время существования индуцированного завихренного течения в воде значительно превышает длительность импульса тока. Во время действия импульса тока на поверхности капли развиваются только малые возмущения, в то время как конечные возмущения поверхности развиваются на значительно бóльших временах, превосходящих длительность импульса тока на два и более порядка, и связаны с эволюцией течения воды вокруг капли. Показано, что на величину максимальной скорости в индуцированном течении воды влияет потенциал иглы при неизменной длительности и амплитуде импульса тока.

Представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований пленения одиночный заряженной частицы в горизонтально ориентированной линейной электродинамической ловушке Пауля при атмосферном давлении в воздухе. Получены траектории устойчивого и неустойчивого движения. Обнаружено, что эти два типа траекторий отличаются характером их развития на начальном этапе при захвате частицы ловушкой.

Представлены результаты разделения полидисперсной смеси заряженных диэлектрических микрочастиц с помощью линейной электродинамической квадрупольной ловушки в воздухе при атмосферном давлении. Экспериментально показано, что размеры удерживаемых ловушкой микрочастиц в сильной степени зависят от величины напряжения на линейных электродах.

Экспериментально и методом компьютерного моделирования исследовано влияние коэффициента заполнения положительной полярности импульса знакопеременного прямоугольного удерживающего напряжения на траектории колебаний заряженных микронных диэлектрических частиц в линейной квадрупольной ловушке в воздухе при атмосферном давлении. Обнаружено, что при изменении коэффициента заполнения положительной полярности прямоугольного импульса при постоянных частоте и амплитуде сигнала меняется угол наклона траекторий частиц в поперечном сечении ловушки. При уменьшении заполнения менее 50% или при увеличении заполнения более 50 % меняется диагональ наклона траектории микрочастиц в квадрате поперечного сечения. Обнаруженный экспериментально эффект поворота наклона траекторий микрочастиц согласуется с результатами компьютерного моделирования для одиночной частицы. Обнаруженный эффект можно использовать для управления одиночными частицами и кулоновскими системами заряженных частиц, для определения новых областей устойчивости движения микрочастиц, а также при разработке квантовых компьютеров на основе квадрупольных ловушек.

Впервые экспериментально и теоретически рассмотрено влияние прямоугольной
формы напряжения на удержание диэлектрических заряженных частиц микронного
размера в электродинамической квадрупольной ловушке в воздухе. Проведено сравнение
нижней границы удержания для ловушки с прямоугольной и синусоидальной формой
напряжения. Рассчитаны траектории движения микрочастиц для двух форм напря-
жения при разных амплитудах. Экспериментально и расчетами показано, что при
прямоугольной форме напряжении ловушка удерживает частицы при более низкой
амплитуде напряжения, чем при синусоидальной форме, и их траектории более
устойчивы.

Исследуется электрогидродинамический процесс движения в системе двух несмеши-
вающихся жидкостей – проводящая вода и трансформаторное масло, под воздей-
ствием импульсного электрического поля, ориентированного перпендикулярно границе
раздела. Показано, что при импульсном воздействии наблюдается более интенсивное
движение проводящей воды, что приводит к её проникновению в слой более легкого
масла, расположенного над водой. Это движение приводит к образованию и росту ко-
нуса воды в масле. Высота конуса зависит от амплитуды и длительности импульса
приложенного напряжения. В результате экспериментов и моделирования определе-
ны характерное время достижения водяным конусом верхнего потенциального элек-
трода. Результаты моделирования в хорошей степени совпадают с эксперименталь-
ными результатами.