Приведен аналитический обзор результатов экспериментальных и теоретических исследований разложения углекислого газа в тлеющих разрядах. Из сравнительного анализа литературных данных предпринята попытка определить параметры разряда, при которых обеспечиваются максимальные значения степени разложения углекислого газа и энергетическая эффективность для конкретного устройства. Максимальные значения степени разложения сухого углекислого газа 40 % и энергетической эффективности 32 % достигаются в разрядных устройствах при силе тока от 10 до 100 мА, удельной мощности от 0,2 до 3,6 Вт/см, приходящейся на единицу длины положительного столба, при средних (50–60 Торр) и атмосферном давлениях в дозвуковом протоке газа с объёмным расходом 300 см3/с. Перспективными могут быть разрядные устройства, в которых для утилизации углекислого газа применяется импульсно-периодический (в диапазоне от несколько десятых долей до несколько десятков кГц) тлеющий разряд атмосферного давления.
An analytical review of the results of experimental and theoretical studies of carbon dioxide decomposition in glow discharges is given. From a comparative analysis of the literature data, an attempt is made to determine the discharge parameters at which the maximum values of decomposition degree of carbon dioxide and energy efficiency for a particular device are provided. The maximum values of the decomposition degree of dry carbon dioxide of 40 % and energy efficiency of 32 % are achieved in discharge devices at a current of 10 to 100 mA, a specific power of 0.2 to 3.6 W/cm per unit length of the positive column, at average (50–60 Torr) and atmospheric pressures in the subsonic gas flow with a volumetric flow rate of 300 cm3/s. Discharge devices in which a pulse–periodic (in the range from a few tenths to several tens of kHz) glow discharge of atmospheric pres-sure is used for the utilization of carbon dioxide can be promising.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- Префикс DOI
- 10.51368/2307-4469-2022-10-4-323-342
- eLIBRARY ID
- 49432929
Таким образом, максимальные значения степени разложения углекислого газа (без содержания паров воды) (%) и энергетической эффективности разрядного устройства (%) составляют 40 % и 32 %, соответственно (см. таблицу) в тлеющих разрядах при силе тока от 10 до 100 мА и удельной мощности от 0,2 Вт/см до 3,6 Вт/см, приходящейся на единицу длины положительного столба, при сред-них ( 50–60 Торр) и атмосферном ( 760 Торр) давлении в дозвуковом потоке газа (300 см3/сек).
Установлено, что пары воды заметно влияют на величину (%) м механизм разложения углекислого газа СО2.
Максимальные значения (%) и (%) достигаются при усовершенствовании инжектора углекислого газа в конструкции реактора (цилиндрической геометрии радиусом 0,5–2,25 см и длиной 60 см), которое позволило обеспечить: вихревое движение газа в реакторе и вращение положительного столба тлеющего разряда вокруг его оси; замедление осевой скорости потока газа и увеличения времени пребывания молекул газа в реакторе; пропускания большей части углекислого газа через объём, который занимает тлеющий разряд; снижение температуры газа за счет возникновения явления турбулентности в потоке газа; охлаждение катода и повышение значения удельной мощности, подводимой в реактор. В усовершенствованном реакторе столб положительного столба тлеющего разряда не привязан к одному и тому же месту поверхностей электродов, и положение токовой площадки является нестационарным. Образование вихревого потока в реакторе уменьшает нагрев инжектора и сводит к минимуму образование горячих точек на электродах посредством вращения столба разряда вокруг оси реактора.
Функция распределения электронов по энергиям в положительном столбе тлеющего разряда отличается от максвелловской и является неравновесной.
Температуры, характеризующие функции распределения энергии по поступательным (T 400–1530 К) и колебательным степеням свободы молекулы углекислого газа (соответствующие вращениям молекулы TR и симметричной Т1 T, изгибной Т2 T и ассиметричной Т3 ( 3000 К) модам колебаний молекулы в основ-ном электронном состоянии) в положительном столбе тлеющего разряда удовлетворяет следующему соотношению:
T = TR Т1 Т2 < Т3.
Спектр испускания тлеющего разряда состоит из большого числа отдельных и спектрально-перекрывающихся электронно-колебательно-вращательных линий нейтральных молекулы оксида углерода и линий нейтральных атомов кислорода, которые указывают на неравновесное состояние плазмы, на эффективное разложение углекислого газа и низкую степень ионизации частиц в положительном столбе тлеющего разряда в широком диапазоне давлений.
Значения приведенного электрического поля E/n = 35–150 Тд зависят от плотности тока ( 0,2–10 мА/см2). Приближённые критерии подобия, основанные на зависимости E/n от Rn, неприменимы при создании разрядного устройства, в котором для утилизации углекислого газа применяется тлеющий разряд.
Нарушение критериев подобия, спектральный состав испускания тлеющего разряда, отличие функции распределения электронов по энергиям от равновесной и установленное соотношение температур T, TR, Т1, Т2 и Т3 свидетельствуют о том, что механизмы, доминирующие в разложении углекислого газа в положительном столбе тлеющего разряда, отличаются от механизма термического разложения СО2 в традиционных устройствах. В разложении СО2 наряду с реакцией диссоциативного возбуждения молекулы заметную роль играют реакции с участием нейтральных частиц плазмы в долгоживущих (основных и метастабильных) состояниях.
В положительном столбе тлеющего разряда при низких и средних давлениях (от 0,7 Торр до 100 Торр) и значениях Е/n от 55 до 70 Тд заметная доля энергии электронов затрачивается на возбуждение электронных состояний молекулы СО2. Разложение углекислого газа определяется реакцией диссоциативного возбуждения молекулы СО2.
Положительный столб атмосферного тлеющего разряда характеризуется более низкими значениями E/n 40 Тд, чем соответствующие значения E/n при низких и средних давлениях. Заметная доля энергии электронов при столкновениях с молекулами СО2 расходуется на её колебательное возбуждение. В разложение углекислого газа существенный вклад дают (вторичные) процессы ступенчатого колебательного возбуждения ассиметричной моды колебаний молекулы СО2 с более низкими энергетическими порогами по отношению соответствующему порогу реакции диссоциативного возбуждения молекулы СО2.
Для утилизации углекислого газа перспективным направлением является разработка разрядных устройств, в которых применяется импульсно-периодический (в диапазоне от несколько десятых долей до несколько десятков кГц) тлеющий разряд атмосферного давления.
Список литературы
- Смирнов Б. М. // УФН. 1978. Т. 126. Вып. 3. С. 527. [B. M. Smirnov, Sov. Phys. Usp. 126, 527 (1978)].
- S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor, and H. L. Miller, Contribution of working group I to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2007.
- The State of Greenhouse Gases in the Atmosphere Based on Global Observations Through 2013, WMO Greenhouse Gas Bulletin: World Meteorological Organization, 2014, pp. 1–10.
- B. Pardia, S. Iniyan, and R. Goic, Renew. Sustain. Energy Rev. 15, 1625 (2011).
- M. Thirugnanasambandam, S. Iniyan, and R. Goic, Renew. Sustain. Energy Rev. 14, 312 (2010).
- A. Lebouvier, et al., Energy Fuels 27, 2712 (2013).
- C. S. Song, Catal. Today 115, 2 (2006).
- G. Centi and S. Perathoner, Catal. Today 148, 191 (2009).
- I. Omae, Coord. Chem. Rev. 256, 1384 (2012).
- I. Dimitriou, P. Garcia-Gutierrez, R. H. Elder, R. M. Cuellar-Franca, A. Azapagic, and R. W. K. Allen, Energy Environ. Sci. 8, 1775 (2015).
- E. V. Kondratenko, G. Mul, J. Baltrusaitis, G. O. Larrazabal, and J. Perez-Ramirez, Energy Environ. Sci. 6. 3112 (2013).
- M. Mikkelsen, M. Jorgensen, and F. C. Krebs, Energy Environ. Sci. 3, 43 (2010).
- P. Lahijani, Z. A. Zainal, M. Mohammadi, and A. R. Mohamed, Renew. Sustain. Energy Rev. 41, 615 (2015).
- R. Snoeckx and A. Bogaerts, Chem. Soc. Rev. 46, 5805 (2017).
- A. George, B. Shen, M. Craven, Y. Wang, D. Kang, C. Wu, and X. Tu, Renew. Sustain. Energy Rev. 135, 109702 (2021).
- Yu. A. Lebedev and V. A. Shakhatov, Plasma Physics Reports 48, 693 (2022).
- Лебедев Ю. А., Шахатов В. А. // Журнал прикладной химии. 2022. Т. 95. № 1. С. 39. [Yu. A. Lebedev and V. A. Shakhatov, Russian Journal of Applied Chemistry 95, 1 (2022)].
- L. V. Gurvich, G. V. Karachevtsev, V. N. Kondratiev, Yu. A. Lebedev, V. A. Medvedev, V. K. Potapov, and Yu. S. Khodeev, Chemical bond breaking energies. Ionization potentials and electron affinity. (Nauka, Moscow, 1974) [in Russian].
- K. S. Krasnov, N. K. Vorobyev, I. N. Godnee, et al., Physical chemistry. (Higher School, Moscow, 2001) [in Russian].
- N. M. Kuznetsov, Kinetics of monomolecular reactions. (Nauka, Moscow, 1982) [in Russian].
- Ибрагимова Л. Б. // Математическое моделирование. 2000. Т. 12. № 4. С. 3. [L. B. Ibragimova, Mathematical Modeling 12 (4), 3 (2000)] [in Russian].
- Ибрагимова Л. Б. // Хим. физика. 1990. Т. 9. С. 785. [L. B. Ibragimova, Chemical physics 9, 785 (1990)] [in Russian].
- A. V. Eremin and V. V. Shumova, Vibration-dissociation kinetics of triatomic molecules at high temperatures. 21-st Symp. on Rarefied Gas Dynamics. Marseille (France). July 1998. Book of Abstracts, v. l, pp. 306–307.
- Еремин А. В., Зиборов B. C. // Хим. физика. 1989. Т. 8. С. 475. [A. V. Eremin and B. C. Ziborov, Chemical physics 8, 475 (1989)] [in Russian].
- A. V. Eremin and V. S. Ziborov, Shock Waves 3 (1), 11 (1993).
- Еремин A. B., Зиборов B. C., Шумова В. В. // Кинетика и катализ. 1997. Т. 38. № 1. С. 5. [A. V. Yeremin, V. S. Ziborov, and V. V. Shumova, Kinetics and catalysis 38 (1), 5 (1997)] [in Russian].
- Герцберг Г. Электронные спектры и строение много-атомных молекул. – М.: Мир, 1969. [G. Hertzberg, Electronic spectra and the structure of polyatomic molecules. (Mir, Moscow, 1969) [in Russain].
- J. Albo, M. Alvarez-Guerra, P. Castano, and A. Irabien, Green Chem. 17, 2324 (2015).
- G. A. Olah, A. Goeppert, and G. K. S. Prakash J. Org. Chem. 74 (2), 487 (2009).
- E. V. Kondratenko, G. Mul, J. Baltrusaitis, G. O. Larrazabal, J. Perez-Ramirez, G. O. Larrazabal, and J. Perez-Ramirez, Energy Environ. Sci. 6 (11), 3112 (2013).
- J. Qiao, Y. Liu, F. Hong, and J. Zhang, Chem. Soc. Rev. 43, 631 (2014).
- B. Kumar, M. Lorente, J. Froehlich, T. Dang, A. Sathrum, and C. P. Kubiak, Annu. Rev. Phys. Chem. 63, 541 (2012).
- I. Ganesh, Renew. Sustain. Energy Rev. 31, 221 (2014).
- S. Verma, B. Kim, H.-R. Jhong, S. Ma, and P. J. A. Kenis, ChemSusChem. 9, 1972 (2016).
- G. P. Smestad and A. Steinfeld, Ind. Eng. Chem. Res. 51, 11828 (2012).
- J. R. Scheffe and A. Steinfeld, Mater. Today 17, 341 (2014).
- Y. Izumi, Coord. Chem. Rev. 257, 171 (2013).
- W. C. Chueh, C. Falter, M. Abbott, D. Scipio, P. Furler, S. M. Haile, and A. Steinfeld, Science 330, 1797 (2010).
- A. H. McDaniel, E. C. Miller, D. Arifin, A. Ambrosini, N. Coker, R. O’Hayre, W. C. Chueh, and J. Tong, Energy Environ. Sci. 6, 2424 (2013).
- S. Das and W. M. A. Wan Daud, RSC Adv. 4, 20856 (2014).
- S. C. Roy, O. K. Varghese, M. Paulose, and C. A. Grimes, ACS Nano 4, 1259 (2010).
- P. M. Schenk, S. R. Thomas-Hall, E. Stephens, U. C. Marx, J. H. Mussgnug, C. Posten, O. Kruse, and B. Hankamer, Bioenergy Res. 1, 20 (2008).
- L. Brennan and P. Owende, Renew. Sustain. Energy Rev. 14 (2), 557 (2010).
- R. Halim, M. K. Danquah, and P. A. Webley, Biotechnol. Adv. 30, 709 (2012).
- Y. Shen, RSC Adv. 4, 49672 (2014).
- M. Mikkelsen, M. Jorgensen, and F. C. Krebs, Energy Environ. Sci. 3 (1), 43 (2010).
- J. A. Martens, A. Bogaerts, N. De Kimpe, P. A. Jacobs, G. B. Marin, K. Rabaey, M. Saeys, and S. Verhelst, ChemSusChem. 10, 1039 (2017).
- M. Aresta, A. Dibenedetto, and A. Angelini, Chem. Rev. 114, 1709 (2014).
- W. Wang, S. Wang, X. Ma, and J. Gong, Chem. Soc. Rev. 40, 3703 (2011).
- A. Navarrete, G. Centi, A. Bogaerts, A. Martin, A. York, and D. Stefanidis, Energy Technol. 5 (6), 796 (2017).
- X. Zhang, C. S. Lee, D. M. P. Mingos, and D. O. Hayward, Catal. Lett. 88, 129 (2003).
- B. Fidalgo, A. Dominguez, J. Pis, and J. Menendez, Int. J. Hydrogen Energy 33, 4337 (2008).
- Легасов В. А., Животов В. К., Крашенинников Е. Г., Кротов М. Ф., Патрушев Б. И., Русанов В. Д., Рыкунов Г. В., Спектор А. М., Фридман А. А., Шолин Г. В. // ДАН СССР. 1978. Т. 238. С. 66. [V. A. Legasov, V. K. Zhivotov, E. G. Krasheninnikov, M. F. Krotov, B. I. Patrushev, V. D. Rusanov, G. V. Ry-kunov, A. M. Spektor, A. A. Fridman, and G. V. Sholin, Dokl. Akad. Nauk SSSR 238 (1), 66 (1978)].
- Русанов В. Д., Фридман А. А. Физика химически активной плазмы. – М.: Наука, 1984. [V. D. Rusanov and A. A. Friedman, Physics of chemically active plasma. (Nauka, Moscow, 1984) [in Russian].
- A. Fridman, Plasma chemistry. (Cambridge, Cambridge University Press, 2008).
- Y. Qin, G. Niu, X. Wang, D. Luo, and Y. Duan, J. CO2 Util. 28, 283 (2018).
- Yu. A. Lebedev and V. A. Shakhatov, Plasma Physics Reports 48 (4), 415 (2022).
- Шехтер А. Б. Химические реакции в электрическом разряде. – Ленинград, Москва: ОНТИ – Главная редакция общетехнической литературы, 1935. [A. B. Shekhter, Chemical Reactions in the Electric Discharge. (Chief Editorial Board of Gen-eral Technical Literature, Leningrad, Moscow, 1935)] [in Russian].
- Словецкий Д. И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. – М.: Наука, 1980. [D. I. Slovetskii, Mechanism of Chemical Reactions in Plasma. (Nauka, Moscow, 1980)] [in Russian].
- Райзер Ю. П. Физика газового разряда. – М.: Наука, Главная ред. физико-матем. литературы, 1992. [Yu. P. Raizer, Gas Discharge Physics. (Springer–Verlag, Berlin, 1991].
- Очкин В. Н. Спектроскопия низкотемпературной плазмы. – М.: Физматлит, 2006. [V. N. Ochkin, Spectroscopy of Low Temperature Plasma. (Wiley-VCH, Weinheim, Berlin, 2009].
- W. H. Crew and E. O. Hulburt, Phys. Rev. 30, 124 (1927).
- F. Fischer, H. Kuster, and K. Peters, Brennstoff-chemie 11, 300 (1930).
- K. K. Corvin and S. J. Corrigan, J. Chem. Phys. 50, 2570 (1969).
- C. Dang, J. Reid, and B. K. Garside, Appl. Phys. B 27, 145 (1982).
- Демьяненко А. В., Засавицкий И. Я., Очкин В. Н. и др. // Квант. электрон. 1987. Т. 14. № 4. С. 41. [A. V. Demyanenko, I. Ya. Zasavitsky, V. N. Ochkin, et al., Quantum. elec-tron. 14 (4), 41 (1987)] [in Russian].
- M. Spiridonov, С. Leys, D. Toebaert, S. Sazhin, E. Desoppere, P. Wild, and S. M. P. McKenna, J. Phys. D: Appl. Phys. 27, 962 (1994).
- G. Trenchev, A. Nikiforov, W. Wang, St. Kolev, and A. Bogaerts, Chemical Engineering Journal 362, 341 (2019).
- Bharathi Raja, Ramanujam Sarathi, Ravikrishnan Vinu, Energy Technol. 8, 2000535 (2020).
- Максимов А. И., Сергиенко А. Ф., Словецкий Д. И. // Физика плазмы. 1978. Т. 4. С. 347. [A. I. Maksimov, A. F. Sergienko, and D. I. Slovetsky, Fiz. Plasmy 4, 347 (1978)] [in Russian].
- T. Silva, M. Grofulovic, L. Terraz, C. D. Pintassilgo, and V. Guerra, Plasma Chemistry and Plasma Processing 40, 713 (2020).
- Знаменская И. А., Гвоздева Л. Г., Знаменский Н. В. // Методы визуализации в механике газа. – М.: Московский Авиационный институт, 2001. [I. A. Znamenskaya, L. G. Gvozdeva, and N. V. Znamenskii, Metody vizualizatsii v mekhanike gaza (Imaging Methods in Gas Mechanics). (Mosk. Aviats. Inst., Mos-cow, 2001)] [in Russian].
- Лелевкин В. М., Оторбаев Д. К. Экспериментальные методы и теоретические модели в физике неравновесной плаз-мы. – Фрунзе: Илим, 1988. [V. M. Lelevkin, D. K. Otorbaev, and D. C. Schram, Physics of Non-equilibrium Plasmas. (North-Holland Publishing Co., Amsterdam, 1992)].
- Демтредер В. Лазерная спектроскопия: Основные принципы и техника эксперимента / Пер. с англ. / под ред.
И. И. Собельмана. – М.: Наука, 1985. [W. Demtreder, Laser Spectroscopy. Basic Concepts and Instrumentation. (Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1982)]. - Франк–Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. – М.: Наука, 1987. [D. A. Frank–Kamenetsky, Diffusion and heat transfer in chemical kinetics. (Nauka, Moscow, 1987)] [in Russian].
- Беркут В. Л., Дорошенко В. М., Ковтун В. В., Кудрявцев Н. Н. Неравновесные физикохимические процессы в гиперзвуковой аэродинамике. – М.: Энергоатомиздат, 1994. [V. L. Berkut, V. M. Doroshenko, V. V. Kovtun, and N. N. Kudryavtsev, Nonequilibrium physicochemical processes in hypersonic aerodynamics. (Energoatomizdat, Moscow, 1994)] [in Russian].
- L. Terraz, T. Silva, A. S. Morillo-Candas, O. Guaitella, A. Tejero-del-Caz, L. L. Alves, and V. Guerra, J. Phys. D: Appl. Phys. 53, 094002 (2019).
- B. L. M. Klarenaar, R. Engeln, D. C. M. van den Bekerom, M. C. M. van de Sanden, A. S. Morillo-Candas, and O. Guaitella, Plasma Sources Sci. Technol. 26, 1 (2017).
- S. Pfau and D. Winkler, In: Arbeitstagung, Physik und Technik des Plasmes. Karl – Marx – Stadt, DDR, 1974, p. 67–70.
- Пирс Р., Гейдон А. Отождествление молекулярных спектров / Пер. с англ. / под ред. С. Л. Мандельштама и
М. Н. Аленцева. – М.: Издательство иностр. лит., 1949. [R. W. B. Pearse and A. G. Gaydon, The identification of molecu-lar spectra. (Nature, London, 1941)]. - D. Gaultier, D. Bailly, E. Arie, C. Rossetti, and C. R. Acad, Sci. B272, 269 (1971).
- D. Gaultier, D. Y. Bailly, E. Arie et. al., Canad. J. Phys. 50, 2605 (1972).
- A. A. Mikaberidze, V. N. Ochkin, and N. N. Sobolev, J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer 12, 169 (1972).
- Смирнов Б. М. // УФН. 1978. Т. 126. Вып. 3. С. 527. [B. M. Smirnov, Sov. Phys. Usp. 126, 527 (1978)].
- S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor, and H. L. Miller, Contribution of working group I to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2007.
- The State of Greenhouse Gases in the Atmosphere Based on Global Observations Through 2013, WMO Greenhouse Gas Bulletin: World Meteorological Organization, 2014, pp. 1–10.
- B. Pardia, S. Iniyan, and R. Goic, Renew. Sustain. Energy Rev. 15, 1625 (2011).
- M. Thirugnanasambandam, S. Iniyan, and R. Goic, Renew. Sustain. Energy Rev. 14, 312 (2010).
- A. Lebouvier, et al., Energy Fuels 27, 2712 (2013).
- C. S. Song, Catal. Today 115, 2 (2006).
- G. Centi and S. Perathoner, Catal. Today 148, 191 (2009).
- I. Omae, Coord. Chem. Rev. 256, 1384 (2012).
- I. Dimitriou, P. Garcia-Gutierrez, R. H. Elder, R. M. Cuellar-Franca, A. Azapagic, and R. W. K. Allen, Energy Environ. Sci. 8, 1775 (2015).
- E. V. Kondratenko, G. Mul, J. Baltrusaitis, G. O. Larrazabal, and J. Perez-Ramirez, Energy Environ. Sci. 6. 3112 (2013).
- M. Mikkelsen, M. Jorgensen, and F. C. Krebs, Energy Environ. Sci. 3, 43 (2010).
- P. Lahijani, Z. A. Zainal, M. Mohammadi, and A. R. Mohamed, Renew. Sustain. Energy Rev. 41, 615 (2015).
- R. Snoeckx and A. Bogaerts, Chem. Soc. Rev. 46, 5805 (2017).
- A. George, B. Shen, M. Craven, Y. Wang, D. Kang, C. Wu, and X. Tu, Renew. Sustain. Energy Rev. 135, 109702 (2021).
- Yu. A. Lebedev and V. A. Shakhatov, Plasma Physics Reports 48, 693 (2022).
- Лебедев Ю. А., Шахатов В. А. // Журнал прикладной химии. 2022. Т. 95. № 1. С. 39. [Yu. A. Lebedev and V. A. Shakhatov, Russian Journal of Applied Chemistry 95, 1 (2022)].
- L. V. Gurvich, G. V. Karachevtsev, V. N. Kondratiev, Yu. A. Lebedev, V. A. Medvedev, V. K. Potapov, and Yu. S. Khodeev, Chemical bond breaking energies. Ionization potentials and electron affinity. (Nauka, Moscow, 1974) [in Russian].
- K. S. Krasnov, N. K. Vorobyev, I. N. Godnee, et al., Physical chemistry. (Higher School, Moscow, 2001) [in Russian].
- N. M. Kuznetsov, Kinetics of monomolecular reactions. (Nauka, Moscow, 1982) [in Russian].
- Ибрагимова Л. Б. // Математическое моделирование. 2000. Т. 12. № 4. С. 3. [L. B. Ibragimova, Mathematical Modeling 12 (4), 3 (2000)] [in Russian].
- Ибрагимова Л. Б. // Хим. физика. 1990. Т. 9. С. 785. [L. B. Ibragimova, Chemical physics 9, 785 (1990)] [in Russian].
- A. V. Eremin and V. V. Shumova, Vibration-dissociation kinetics of triatomic molecules at high temperatures. 21-st Symp. on Rarefied Gas Dynamics. Marseille (France). July 1998. Book of Abstracts, v. l, pp. 306–307.
- Еремин А. В., Зиборов B. C. // Хим. физика. 1989. Т. 8. С. 475. [A. V. Eremin and B. C. Ziborov, Chemical physics 8, 475 (1989)] [in Russian].
- A. V. Eremin and V. S. Ziborov, Shock Waves 3 (1), 11 (1993).
- Еремин A. B., Зиборов B. C., Шумова В. В. // Кинетика и катализ. 1997. Т. 38. № 1. С. 5. [A. V. Yeremin, V. S. Ziborov, and V. V. Shumova, Kinetics and catalysis 38 (1), 5 (1997)] [in Russian].
- Герцберг Г. Электронные спектры и строение много-атомных молекул. – М.: Мир, 1969. [G. Hertzberg, Electronic spectra and the structure of polyatomic molecules. (Mir, Moscow, 1969) [in Russain].
- J. Albo, M. Alvarez-Guerra, P. Castano, and A. Irabien, Green Chem. 17, 2324 (2015).
- G. A. Olah, A. Goeppert, and G. K. S. Prakash J. Org. Chem. 74 (2), 487 (2009).
- E. V. Kondratenko, G. Mul, J. Baltrusaitis, G. O. Larrazabal, J. Perez-Ramirez, G. O. Larrazabal, and J. Perez-Ramirez, Energy Environ. Sci. 6 (11), 3112 (2013).
- J. Qiao, Y. Liu, F. Hong, and J. Zhang, Chem. Soc. Rev. 43, 631 (2014).
- B. Kumar, M. Lorente, J. Froehlich, T. Dang, A. Sathrum, and C. P. Kubiak, Annu. Rev. Phys. Chem. 63, 541 (2012).
- I. Ganesh, Renew. Sustain. Energy Rev. 31, 221 (2014).
- S. Verma, B. Kim, H.-R. Jhong, S. Ma, and P. J. A. Kenis, ChemSusChem. 9, 1972 (2016).
- G. P. Smestad and A. Steinfeld, Ind. Eng. Chem. Res. 51, 11828 (2012).
- J. R. Scheffe and A. Steinfeld, Mater. Today 17, 341 (2014).
- Y. Izumi, Coord. Chem. Rev. 257, 171 (2013).
- W. C. Chueh, C. Falter, M. Abbott, D. Scipio, P. Furler, S. M. Haile, and A. Steinfeld, Science 330, 1797 (2010).
- A. H. McDaniel, E. C. Miller, D. Arifin, A. Ambrosini, N. Coker, R. O’Hayre, W. C. Chueh, and J. Tong, Energy Environ. Sci. 6, 2424 (2013).
- S. Das and W. M. A. Wan Daud, RSC Adv. 4, 20856 (2014).
- S. C. Roy, O. K. Varghese, M. Paulose, and C. A. Grimes, ACS Nano 4, 1259 (2010).
- P. M. Schenk, S. R. Thomas-Hall, E. Stephens, U. C. Marx, J. H. Mussgnug, C. Posten, O. Kruse, and B. Hankamer, Bioenergy Res. 1, 20 (2008).
- L. Brennan and P. Owende, Renew. Sustain. Energy Rev. 14 (2), 557 (2010).
- R. Halim, M. K. Danquah, and P. A. Webley, Biotechnol. Adv. 30, 709 (2012).
- Y. Shen, RSC Adv. 4, 49672 (2014).
- M. Mikkelsen, M. Jorgensen, and F. C. Krebs, Energy Environ. Sci. 3 (1), 43 (2010).
- J. A. Martens, A. Bogaerts, N. De Kimpe, P. A. Jacobs, G. B. Marin, K. Rabaey, M. Saeys, and S. Verhelst, ChemSusChem. 10, 1039 (2017).
- M. Aresta, A. Dibenedetto, and A. Angelini, Chem. Rev. 114, 1709 (2014).
- W. Wang, S. Wang, X. Ma, and J. Gong, Chem. Soc. Rev. 40, 3703 (2011).
- A. Navarrete, G. Centi, A. Bogaerts, A. Martin, A. York, and D. Stefanidis, Energy Technol. 5 (6), 796 (2017).
- X. Zhang, C. S. Lee, D. M. P. Mingos, and D. O. Hayward, Catal. Lett. 88, 129 (2003).
- B. Fidalgo, A. Dominguez, J. Pis, and J. Menendez, Int. J. Hydrogen Energy 33, 4337 (2008).
- Легасов В. А., Животов В. К., Крашенинников Е. Г., Кротов М. Ф., Патрушев Б. И., Русанов В. Д., Рыкунов Г. В., Спектор А. М., Фридман А. А., Шолин Г. В. // ДАН СССР. 1978. Т. 238. С. 66. [V. A. Legasov, V. K. Zhivotov, E. G. Krasheninnikov, M. F. Krotov, B. I. Patrushev, V. D. Rusanov, G. V. Ry-kunov, A. M. Spektor, A. A. Fridman, and G. V. Sholin, Dokl. Akad. Nauk SSSR 238 (1), 66 (1978)].
- Русанов В. Д., Фридман А. А. Физика химически активной плазмы. – М.: Наука, 1984. [V. D. Rusanov and A. A. Friedman, Physics of chemically active plasma. (Nauka, Moscow, 1984) [in Russian].
- A. Fridman, Plasma chemistry. (Cambridge, Cambridge University Press, 2008).
- Y. Qin, G. Niu, X. Wang, D. Luo, and Y. Duan, J. CO2 Util. 28, 283 (2018).
- Yu. A. Lebedev and V. A. Shakhatov, Plasma Physics Reports 48 (4), 415 (2022).
- Шехтер А. Б. Химические реакции в электрическом разряде. – Ленинград, Москва: ОНТИ – Главная редакция общетехнической литературы, 1935. [A. B. Shekhter, Chemical Reactions in the Electric Discharge. (Chief Editorial Board of Gen-eral Technical Literature, Leningrad, Moscow, 1935)] [in Russian].
- Словецкий Д. И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. – М.: Наука, 1980. [D. I. Slovetskii, Mechanism of Chemical Reactions in Plasma. (Nauka, Moscow, 1980)] [in Russian].
- Райзер Ю. П. Физика газового разряда. – М.: Наука, Главная ред. физико-матем. литературы, 1992. [Yu. P. Raizer, Gas Discharge Physics. (Springer–Verlag, Berlin, 1991].
- Очкин В. Н. Спектроскопия низкотемпературной плазмы. – М.: Физматлит, 2006. [V. N. Ochkin, Spectroscopy of Low Temperature Plasma. (Wiley-VCH, Weinheim, Berlin, 2009].
- W. H. Crew and E. O. Hulburt, Phys. Rev. 30, 124 (1927).
- F. Fischer, H. Kuster, and K. Peters, Brennstoff-chemie 11, 300 (1930).
- K. K. Corvin and S. J. Corrigan, J. Chem. Phys. 50, 2570 (1969).
- C. Dang, J. Reid, and B. K. Garside, Appl. Phys. B 27, 145 (1982).
- Демьяненко А. В., Засавицкий И. Я., Очкин В. Н. и др. // Квант. электрон. 1987. Т. 14. № 4. С. 41. [A. V. Demyanenko, I. Ya. Zasavitsky, V. N. Ochkin, et al., Quantum. elec-tron. 14 (4), 41 (1987)] [in Russian].
- M. Spiridonov, С. Leys, D. Toebaert, S. Sazhin, E. Desoppere, P. Wild, and S. M. P. McKenna, J. Phys. D: Appl. Phys. 27, 962 (1994).
- G. Trenchev, A. Nikiforov, W. Wang, St. Kolev, and A. Bogaerts, Chemical Engineering Journal 362, 341 (2019).
- Bharathi Raja, Ramanujam Sarathi, Ravikrishnan Vinu, Energy Technol. 8, 2000535 (2020).
- Максимов А. И., Сергиенко А. Ф., Словецкий Д. И. // Физика плазмы. 1978. Т. 4. С. 347. [A. I. Maksimov, A. F. Sergienko, and D. I. Slovetsky, Fiz. Plasmy 4, 347 (1978)] [in Russian].
- T. Silva, M. Grofulovic, L. Terraz, C. D. Pintassilgo, and V. Guerra, Plasma Chemistry and Plasma Processing 40, 713 (2020).
- Знаменская И. А., Гвоздева Л. Г., Знаменский Н. В. // Методы визуализации в механике газа. – М.: Московский Авиационный институт, 2001. [I. A. Znamenskaya, L. G. Gvozdeva, and N. V. Znamenskii, Metody vizualizatsii v mekhanike gaza (Imaging Methods in Gas Mechanics). (Mosk. Aviats. Inst., Mos-cow, 2001)] [in Russian].
- Лелевкин В. М., Оторбаев Д. К. Экспериментальные методы и теоретические модели в физике неравновесной плаз-мы. – Фрунзе: Илим, 1988. [V. M. Lelevkin, D. K. Otorbaev, and D. C. Schram, Physics of Non-equilibrium Plasmas. (North-Holland Publishing Co., Amsterdam, 1992)].
- Демтредер В. Лазерная спектроскопия: Основные принципы и техника эксперимента / Пер. с англ. / под ред.
И. И. Собельмана. – М.: Наука, 1985. [W. Demtreder, Laser Spectroscopy. Basic Concepts and Instrumentation. (Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1982)]. - Франк–Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. – М.: Наука, 1987. [D. A. Frank–Kamenetsky, Diffusion and heat transfer in chemical kinetics. (Nauka, Moscow, 1987)] [in Russian].
- Беркут В. Л., Дорошенко В. М., Ковтун В. В., Кудрявцев Н. Н. Неравновесные физикохимические процессы в гиперзвуковой аэродинамике. – М.: Энергоатомиздат, 1994. [V. L. Berkut, V. M. Doroshenko, V. V. Kovtun, and N. N. Kudryavtsev, Nonequilibrium physicochemical processes in hypersonic aerodynamics. (Energoatomizdat, Moscow, 1994)] [in Russian].
- L. Terraz, T. Silva, A. S. Morillo-Candas, O. Guaitella, A. Tejero-del-Caz, L. L. Alves, and V. Guerra, J. Phys. D: Appl. Phys. 53, 094002 (2019).
- B. L. M. Klarenaar, R. Engeln, D. C. M. van den Bekerom, M. C. M. van de Sanden, A. S. Morillo-Candas, and O. Guaitella, Plasma Sources Sci. Technol. 26, 1 (2017).
- S. Pfau and D. Winkler, In: Arbeitstagung, Physik und Technik des Plasmes. Karl – Marx – Stadt, DDR, 1974, p. 67–70.
- Пирс Р., Гейдон А. Отождествление молекулярных спектров / Пер. с англ. / под ред. С. Л. Мандельштама и
М. Н. Аленцева. – М.: Издательство иностр. лит., 1949. [R. W. B. Pearse and A. G. Gaydon, The identification of molecu-lar spectra. (Nature, London, 1941)]. - D. Gaultier, D. Bailly, E. Arie, C. Rossetti, and C. R. Acad, Sci. B272, 269 (1971).
- D. Gaultier, D. Y. Bailly, E. Arie et. al., Canad. J. Phys. 50, 2605 (1972).
- A. A. Mikaberidze, V. N. Ochkin, and N. N. Sobolev, J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Transfer 12, 169 (1972).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Лебедев Ю. А., Шахатов В. А.
Разложение СО2 в тлеющем разряде (аналитический обзор) 323
Иванов В. А.
Электрическое поле на поверхности погруженного в плазму металлического электрода при большом отрицательном потенциале 343
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Бурлаков И. Д., Кузнецов С. А., Яковлев А. Ю.
Современные тенденции развития фотоэлектроники (Обзор материалов XXVI Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения) 351
Болтарь К. О., Лопухин А. А., Власов П. В., Яковлева Н. И.
Фотоприемные устройства на основе гомо- и гетероструктур двойных и тройных соединений группы антимонидов 381
Сотникова Г. Ю., Александров С. А., Гаврилов Г. А.
Средневолновая ИК-пирометрия с использованием фотодиодов на основе InAs и InAsSb (обзор) 389
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Гавриш С. В., Логинов В. В., Пучнина С. В., Ушаков Р. М.
Влияние структурного совершенства сапфира на оптические характеристики оболочки импульсной газоразрядной лампы 404
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Денисов Д. Г., Патрикеева А. А., Морозов А. Б.
Высокоточный метод аттестации параметров формы крупногабаритных полированных плоских оптических изделий на основе расчёта и анализа спектральной плотности корреляционной функции 411
C O N T E N T S
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
Yu. A. Lebedev and V. A. Shakhatov
Decomposition of CO2 in a glow discharge (analytical review) 323
V. A. Ivanov
Electric field on the surface of a metal electrode immersed in plasma at a high negative potential 343
PHOTOELECTRONICS
I. D. Burlakov, S. A. Kuznetsov, and A. Yu. Yakovlev
Current trends in the development of photoelectronics (Review of the materials of the XXVI International scientific and technical conference on photoelectronics and night vision devices) 351
K. O. Boltar, A. A. Lopuhin, P. V. Vlasov, and N. I. Iakovleva
Homo- and heterostructures based on the binary and ternary alloys of antimonide group semiconductors 381
G. Yu. Sotnikova, S. E. Alexandrovand, and G. A. Gavrilov
Mid- Infrared Pyrometry based on InAs and InAsSb Photodiodes (a review) 389
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
S. V. Gavrish, V. V. Loginov, S. V. Puchnina, and R. M. Ushakov
Influence of the structural perfection of sapphire on the optical characteristics of the shell of a pulsed discharge lamp 404
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
D. G. Denisov, A. A. Patrikeeva, and A. B. Morozov
A high-precision method for attesting the shape parameters of large-sized polished flat optical products based on the calculation and analysis of the spectral density of the correlation function 411
Другие статьи выпуска
В работе рассматривается возможность описания средне- и мелкоструктурных неоднородностей профилей поверхностей крупногабаритных оптических изделий, используя двумерную спектральную плотность корреляционной функции (СПКФ). Предложен метод измерения амплитудных значений пространственных неоднородностей в широком спектральном диапазоне, на основе теоремы Парсеваля и Винера-Хинчина, используя алгоритм приведения двумерной функции СПКФ к одномерному виду. Данный метод позволяет сравнивать измеренную функцию СПКФ с теоретически рассчитанной и указанной в техническом задании на изготовление оптической детали, а также выдвигать требования на аппаратуру контроля. В статье представлено математическое описание метода приведения двумерной функции СПКФ к одномерному виду функции и предложен алгоритм программного обеспечения, разработанного для реализации данного метода приведения функции СПКФ, и его апробация как на математических моделях поверхностей, так и на результатах экспериментальных измерений.
Приведены результаты исследований влияния на оптическое пропускание дефектов структуры сапфировой трубы, выращенной по методу А. В. Степанова, изменения прозрачности монокристалла после механической обработки поверхности и воздействия ультрафиолетового и радиационных облучений.
Представлен обзор современного состояния мирового рынка пирометров промышленного назначения. Приводятся технические характеристики макетов специализированных пирометров, разработанных в лабораториях ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН и реализованных на отечественной элементной базе фотоприемников.
Предложена конструкция универсального пирометрического сенсора на основе неохлаждаемых одно и двухспектральных фотодиодных сэндвич-структур с максимумами спектральной чувствительности в средневолновый (MWIR) области спектра.
Отработаны алгоритмы градуировки и калибровки пирометров на исследуемый объект, что позволяет минимизировать методические составляющие погрешности при измерении истинной температуры объекта с неизвестными/изменяющимися значениями излучательной способности.
Показано, что пирометры на основе неохлаждаемых иммерсионных InAs и InAsSb фотодиодов по совокупности параметров быстродействие, точность, чувствительность и диапазон измерения температуры соответствуют лучшим образцам ИК-радиационных термометров, представленных на мировом рынке.
Исследованы фотоприемные устройства (ФПУ), детектирующие излучение в средневолновом инфракрасном (ИК) диапазоне спектра, изготовленные на основе многослойных структур антимонидов с поглощающими слоями InSb, AlxIn1-xSb и InAs1-xSbx в том числе структуры с барьерными слоями InAlSb (InSb/InAlSb/InSb) и InAsSb (InAsSb/AlAsSb/InAsSb), предназначенные для оптико-электронных систем и приборных комплексов. Изготовлены фоточувствительные элементы (ФЧЭ) различной топологии, показано, что широкозонные тройные растворы AlxIn1-xSb и InAs1-xSbx, являются альтернативой узкозонному бинарному соединению InSb, поскольку фотодиоды на их основе имеют меньшие темновые токи, а, следовательно, шу-мы. Рассчитаны средние значения обнаружительной способности и эквивалентной шуму разности температур (ЭШРТ) ФПУ, изготовленных на основе матриц фоточувствитель-ных элементов (МФЧЭ) различной топологии.
25–27 мая 2022 года в Государственном научном центре Российской Федерации Акционерном обществе «НПО «Орион» состоялась XXVI Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения.
Найдено аналитическое решение уравнения Пуассона для расчета электрического поля на поверхности электрода, погруженного в однородную неизотермическую бесстолкновительную плазму, состоящую из электронов и однозарядных ионов с зарядом e, с температурой электронов Te, при больших значениях отрицательного электрического потенциала , когда параметр |e| / Te >> 1. Установлено, что размер слоя L плазмы с нарушенной квазинейтральностью вблизи высокопотенциального электрода увеличивается по сравнению с радиусом Дебая rD пропорционально параметру [e / 2Te]3/4 , L = rD [e / 2Te]3/4. Показано, что в лабораторной плазме с плотностью в интервале значений 10101013 см3 и температурой электронов от 1 до 10 эВ при больших значениях потенциала и параметра e/Te >> 1 электрическое поле, рассчитанное по полученной формуле E = | L вблизи поверхности погруженного в плазму электрода, от 20 до 200 раз меньше значений полей, рассчитанных по классической формуле E = | rD, полученной при малых потенциала и при значениях параметра e / Te << 1.
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