NERAVNOVESNOST' I DIFFUZIYa SIL'NOIONIZOVANNOY PLAZMY Ag V DUGOVOM KANALE

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

На примере высокоионизованной плазмы Аг атмосферного давления с немонотонным радиальным распределением свободных электронов, движущейся в узком дуговом канале, изучена эволюция по радиусу диффузионно-неравновесных состояний сильноионизованных плазм с поперечной неоднородностью осесимметричного типа. Показано, что эти состояния, близкие к равновесным в приосевой области канала, становятся ионизационно неравновесными (преобладает ионизация) для атомов и рекомбинационно неравновесными (преобладает рекомбинация) для однократных ионов в его среднем сечении. Наиболее сильная, рекомбинационная неравновесность (более 50%) возникает на краю дуги у атомов. Уравнение неразрывности с известными из эксперимента профилями температуры и концентрации электронов решено относительно плотностей атомов и ионов в приближении постоянства приведенных населенностей их основных состояний. Получены простые аналитические формулы для расчетов, в которых радиальное изменение этих плотностей определяется в основном спадом температуры. Найден критерий диффузионной неравновесности осесимметричной высокоионизованной плазмы любых газов, из которого следует, что, несмотря на полное подобие условий эксперимента, сильноточные разряды в однотипных газах Аг и Не образуют разные типы плазм (в плазме Аг нет сильной неравновесности на оси разряда). Ослабление энерговклада резко усиливает неравновесность: она растет в 1.5 раза при снижении плотности электронов всего на 6–10%. Показано, что в приосевой области дуги диффузия малой примеси атомов является вторичным процессом на фоне встречной диффузии ионов разной кратности – основных тяжелых частиц у оси, имеющих там высокую плотность, которая у ионов Ar+ слабо растет, а у ионов Ar++ резко спадает по радиусу. Обнаружена небольшая ионизационная неравновесность ионов Ar+, сменяющаяся при удалении от оси более сильной рекомбинационной неравновесностью, которая исчезает вместе с межионной диффузией в максимуме относительной плотности ионов Ar+, не доходя до середины радиуса плазменного канала.

参考

  1. Финкельбург В., Меккер Г. Электрические дуги и термическая плазма. М.: Изд-во иност. лит., 1961. 372 с.
  2. Асиновский Э.И., Кариман А.В., Низовский В.Л. Стабилизированные электрические дуги и их применение в теплофизическом эксперименте. М.: Физматлит, 2008. 264 с.
  3. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. 3-е изд., перераб. и доп. Долгопрудный: Интеллект, 2009. 736 с.
  4. Дреевин С.В., Донской А.В., Гольдфорб В.М., Клубники В.С. Физика и техника низкотемпературной плазмы / Под общ. ред. Дресвина С.В. М.: Атомиздат, 1972. 352 с.
  5. Королев Ю.Д., Коригунов О.В., Хузеев А.П., Чиннов В.Ф., Шемякин Н.А. Исследование сильногенного диффузного разряда в аргоне // ТВТ. 1985. Т. 23. № 5. С. 853.
  6. Werner C.W., Zamir E., George E.V. Pressure Dependence of the Electron Density in Electron-beam-excited Rate-gas Plasmas // Appl. Phys. Lett. 1976. V. 29. № 4. Р. 236.
  7. Bretagne J., Godart J., Puech V. Kinetic Study of Electron Beam Excited Argon // Beitr. Plasmaphys. 1983. V. 23. № 3. Р. 295.
  8. Валешин В.М., Коригунов О.В., Чиннов В.Ф. Эволюция состояний пучковой плазмы инертных газов. «Холодная» квазистационарная плазма // ТВТ. 1986. Т. 24. № 1. С. 9.
  9. Исакаев Э.Х., Симеевич О.А., Тюфтаев А.С., Чиннов В.Ф. Исследование генератора низкотемпературной плазмы с расширяющимся каналом выходного электрода и некоторые его применения // ТВТ. 2010. Т. 48. № 1. С. 105.
  10. Исакаев Э.Х., Григорький Р.Р., Спектор Н.О., Тюфтаев А.С. Влияние угла раскрытия канала выходного электрода на характеристики плазмотрона // ТВТ. 1994. Т. 32. № 4. С. 627.
  11. Белешева А.А., Исакаев Э.Х., Маркин А.В., Хаймин В.А., Чиннов В.Ф. Анализ метрологических возможностей сильногенной дуги в плазмотронах с расширяющимся каналом // ТВТ. 2000. Т. 38. № 5. С. 693.
  12. Белешева А.А., Исакаев Э.Х., Маркин А.В., Чиннов В.Ф. Спектроскопический анализ пространственных распределений параметров плазмы в высокоэнтальпийных потоках аргона и азота // ТВТ. 2002. Т. 40. № 1. С. 533.
  13. Исакаев Э.Х., Маркин А.В., Хаймин В.А., Чиннов В.Ф. Автоматизированная система обработки спектров излучения плазмы // ПТЭ. 2001. № 1. С. 47.
  14. Belevtsov A.A., Chinnov V.F., Isakaev E.Kh. Emission Spectroscopy of Highly Ionized High-Temperature Plasma Jets // Plasma Sources Sci. Technol. 2006. V. 15. Р. 450.
  15. Шавелкина М.Б., Амиров Р.Х., Кавыршин Д.И., Чиннов В.Ф. Спектроскопическое исследование плазменной струи пепла с добавками углеводородов // ТВТ. 2020. Т. 58. № 3. С. 327.
  16. Shavelkina M.B., Kavyrshin D.I., Amirov R.Kh., Chinnov V.F., Dzahnidze H.M., Ivanov A.I. DC Erosion Jets for the Production of Composite Graphene Particles // Phys. Plasmas. 2023. V. 30. № 2. Р. 0120199.
  17. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. М.: Физматлит, 1963. 640 с.
  18. Konjevic N., Roberts J.R. A Critical Review of the Stark Widths and Shifts of Spectral Lines from Non-Hydrogenic Atoms // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1976. V. 5. № 2. Р. 219.
  19. Konjevic N., Wiese W.L. Experimental Stark Widths and Shifts for Non-Hydrogenic Spectral Lines of Ionized Atoms // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1976. V. 5. № 2. Р. 259.
  20. Konjevic N., Wiese W.L. Experimental Stark Widths and Shifts for Spectral Lines of Neutral and Ionized Atoms // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1990. V. 19. № 6. Р. 1307.
  21. Биберман Л.М., Воробьев В.С., Якубов И.Т. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы. М.: Наука, 1982. 376 с.
  22. Биберман Л.М., Воробьев В.С., Якубов И.Т. Кинетика ударно-радиационной ионизации и рекомбинации // УФН. 1972. Т. 107. № 3. С. 353.
  23. Коригунов О.В., Кавыршин Д.И., Чиннов В.Ф. Плотность атомов и скорость диффузии в сильномонизованной неоднородной плазме Не // ТВТ. 2022. Т. 60. № 6. С. 803.
  24. Коригунов О.В., Кавыршин Д.И., Чиннов В.Ф. Диффузия и плотность атомов в сильномонизованной неоднородной плазме Не // Вестник ОИВТ РАН. 2024. Т. 14. С. 4.
  25. Коригунов О.В., Чиннов В.Ф., Кавыршин Д.И. Сильномонизованная дуговая плазма Не. Неравновесность, неидеальность и кинетика // ТВТ. 2019. Т. 57. № 2. С. 164.
  26. Коригунов О.В., Чиннов В.Ф., Кавыршин Д.И. Сильномонизованная дуговая плазма Не. Определение температуры в условиях неравновесности и влияния плазменных микрополей // ТВТ. 2019. Т. 57. № 3. С. 338.
  27. Baeva M. Thermal and Chemical Nonequilibrium Effects in Free-Burning Arcs // Plasma Chem. Plasma Proc. 2016. V. 36. Р. 151.
  28. Baeva M., Benilov M.S., Almeida N.A., Uhrland D. Novel Non-equilibrium Modelling of a DC Electric Arc in Argon// J. Phys. D: Appl. Phys. 2016. V. 49. № 24. Р. 245205.
  29. Baeva M. A Survey of Chemical Nonequilibrium in Argon Arc Plasma // Plasma Chem. Plasma Proc. 2017. V. 37. Р. 513.
  30. Baeva M. Non-equilibrium Modeling of Tungsten-Inert Gas Arcs // Plasma Chem. Plasma Proc. 2017. V. 37. Р. 341.
  31. Benilov M.S. Modeling of a Nonequilibrium Cylindrical Column of a Low-Current Arc Discharge // IEEE Trans. Plasma Sci. 1999. V. 27. № 5. Р. 1458.
  32. Коригунов О.В., Кавыршин Д.И., Чиннов В.Ф. Диффузия столкновительной плазмы на примере сильногенной дуги в Не. Бинарная и тринарная ионизованные смеси // ТВТ. 2023. Т. 61. № 5. С. 645.
  33. Фершлер Дж., Капер Г. Математическая теория процессов переноса в газах / Пер. с англ. Под ред. Зубарова Д.Н. М.: Мир, 1976. 554 с.
  34. Силин В.П. Введение в кинетическую теорию газов. М.: Изд-во Физ. ин-та им. Лебедева РАН, 1998. 338 с.
  35. Жданов В.М. Процессы переноса в многокомпонентной плазме. М.: Физматлит, 2009. 280 с.
  36. Смирнов Б.М. Свойства газоразрядной плазмы. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. 363 с.
  37. Рожанский В.А., Цендин Л.Д. Столкновительный перенос в частичномонизованной плазме. М.: Энергоатомиздат, 1988. 248 с.
  38. Бенилов М.С., Тирский Г.А. Асимптотическая теория химически неравновесного слоя вблизи идеально каталитической стенки // ПММ. 1980. Т. 44. № 2. С. 281.
  39. Бенилов М.С., Тирский Г.А. Асимптотическая теория слоя неравновесной ионизации вблизи каталитической стенки в плазме молекулярных газов // ПММ. 1980. Т. 44. № 5. С. 839.
  40. Jonkers J., van de Sande M., Sola A., Gamero A., van der Mullen J. On the Differences between Ionizing Helium and Argon Plasmas at Atmospheric Pressure // Plasma Sources Sci. Technol. 2003. V. 12. № 1. P. 30.
  41. Радище А.А., Смирнов Б.М. Параметры атомов и атомных ионов. М.: Энергоатомиздат, 1986. 344 с.
  42. Коршунов О.В., Пащина А.С., Чишков В.Ф. Состав плазмы и диффузия в пристеночной области капиллярного разряда // ТВТ. 2024. Т. 62. № 2. С. 163.
  43. Пащина А.С., Ефимов А.В., Чишков В.Ф. Оптические исследования многокомпонентной плазмы капиллярного разряда. Дозвуковой режим истечения // ТВТ. 2016. Т. 54. № 4. С. 513.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».