Статья: Влияние давления фонового газа на параметры струи стационарного плазменного двигателя (2020)

Представлены результаты исследования долговечности молекулярно-напыленных оксидных катодов в циклотронных защитных устройствах. Методами атомно-силовой микроскопии исследована морфология эмиссионной поверхности напыленного катода. Приведены эмиссионные характеристики катодов и графики зависимости срока службы от температуры и плотности тока. С применением растровой электронной микроскопии и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии показано влияние предельных параметров работы катода на морфологию и состав поверхности.

В работе изучены особенности теплопереноса от металлической поверхности в жидкий азот через слой изоляции (например, полиимидного слоя) и границу её раздела с жидким азотом. Определены экспериментально и обоснованы теоретически оптимальные условия, отвечающие максимальному теплопереносу. Особенность процесса теплопереноса в системе «жидкий азот – слой изоляции – твердое тело» заключается в возможности пленочного кипения азота и низкой теплопроводности изоляторов на основе полимеров. Задача является практически значимой в криогенной технике, в частности, для оптимизации условий применения сверхпроводников в практических изделиях: токоограничивающих устройствах, кабелях, трансформаторах, двигателях и магнитах. Результаты работы могут оказаться полезны в других криогенных системах, где необходимо обеспечение эффективного охлаждения металлической поверхности жидким азотом.

Висмутовые комплексы порфиринов представляют интерес для ИК-люминесцентной диагностики рака, поскольку обнаружены довольно интенсивные эмиссионные полосы в диапазоне 800–920 нм. В связи с пандемией COVID-19 соединения висмута представляют также интерес и в лечении коронавирусной инфекции. Синтезированы висмутовые комплексы порфиринов различной пространственной конфигурации и исследован ряд их спектрально-оптических свойств. Было оценено влияние различных заместителей на спектральные характеристики методами исследования электронных спектров поглощения, спектров люминесценции, ИК-, 1H ЯМР-спектроскопии.

Представлена реализация конструктивно простого и достаточно универсального метода определения интенсивностей атомных и молекулярных пучков, основанного на регистрации величины малоуглового рассеяния электронов, возникающего при взаимодействии узкого электронного луча с атомами испаряемого вещества.

Показано, что при высокотемпературной термообработке (1150 оС) кремния, выращенного методом бестигельной зонной плавки с низким содержанием кислорода (Fz-Si) наблюдается значительное различие в профилях распределения термодоноров в зависимости от газовой среды в реакторе. Оценка коэффициентов диффузии из профилей распределения термодоноров дает значительно большие значения коэффициента при обработке в кислороде по сравнению с обработкой в аргоне.
Предложено объяснение данного эффекта различием в точечных дефектах, преобладаюших при термообработке: вакансий при обработке в аргоне и межузельных атомов при обработке в кислороде. Вакансии служат эффективными ловушками для термодоноров, которыми являются межузельные атомы примесей, и снижают их наблюдаемый коэффициент диффузии.

Представлены результаты исследования процессов, имеющих место при электрическом взрыве двух соединенных параллельно металлических проволочек. Экспериментальной моделью служили проволочные сборки из никеля и титана длиной 9–10 см с эквивалентным сопротивлением 0,6–1,3 Ом. Ввод энергии осуществлялся от ёмкостного накопителя с помощью тиратронного коммутатора. Характерные значения амплитуды тока составляли 0,9–1,2 кA, что вызывало появление термоупругих волн, разрушающих проводник. Интегральные и шлирен-фотографии процесса взрыва позволили установить особенности внутренней структуры генерируемых взрывом течений, включая формирование ячеистой структуры за счет взаимодействующих ударных волн. В продуктах разрушения проволочных сборок были обнаружены металлические частицы с характерным размером 0,1–30 мкм.

В статье представлены результаты плазмохимической обработки воды и исследования ее влияния на всхожесть семян ярового ячменя, а также на динамику начального роста растений. Водопроводную воду обрабатывали диафрагменным разрядом переменного тока при амплитудных значениях напряжения 4 кВ и тока разряда 50 мА. Получены осциллограммы тока и напряжения на электродах, спектры излучения плазмы. Измерены значения удельной электропроводности воды, значения рН, концентрации нитрит- и нитрат-ионов, а также пероксида водорода в обработанной воде. Показано, что использование воды после плазмохимической обработки приводит к повышению всхожести семян и ускорению развития растений на ранних стадиях.

Ранее обсуждался эффект частичного «запирания» и вспышек рентгеновского излучения (РИ) с энергией меньше или порядка K–Pd в плотной межэлектродной полидисперсной среде наносекундного вакуумного разряда (НВР) с анодом из Pd трубок. В данной работе представлен и моделируется эксперимент в НВР с анодом из железа, где наблюдается как выпуск, так и запирание РИ межэлектродной средой квантов K–Fe, энергия которых более чем в три раза меньше, чем в палладии. Это говорит в пользу того, что нужная энергия жёстких квантов во вспышках РИ, близкая к линии K, может быть получена выбором материала анода.

Разработана четырехканальная схема эксперимента по регистрации оптических и рентгеновских спектров и изображений излучения, генерируемого в плазменных каналах оптического пробоя в бесселевых пучках, получаемых при фокусировке электромагнитного излучения коноидными системами фокусировки типа аксикон.

Выполнены исследования цезиевого импульсно-периодического разряда в широком диапазоне его параметров на двух лампах с горелками одного диаметра (5 мм), но с разным межэлектродным расстоянием (55 и 22 мм). Обнаружено, что такое уменьшение длины столба плазмы приводит к существенному изменению свойств разряда. На более длинной горелке при повышении давления контракция столба разряда происходит с локализацией плазменного шнура у стенки разрядной трубки, и при дальнейшем увеличении давления наблюдается значительное возрастание светоотдачи. На короткой горелке контракция происходит при меньших давлениях (удельных мощностях) с локализацией плазменного шнура по оси трубки, и не наблюдается увеличения светоотдачи с последующим ростом давления.

Сформулирована математическая модель импульсно-периодического разряда высокого давления в парах цезия на основе уравнений радиационной газодинамики. Выполнено исследование динамики формирования радиального распределения электронов в плазме разряда. Показано, что в разряде возможна реализация двух видов радиальных профилей концентрации электронов. В случае относительно небольших токов, когда плазма разряда частично ионизована, концентрация электронов имеет максимальное значение на оси разряда и убывает вдоль радиуса. При возрастании тока, после достижения высокой степени ионизации плазмы на оси разряда, характер распределения электронов резко изменяется: концентрация электронов теперь возрастает вдоль радиуса трубки, достигая максимума на периферии разряда. Показано, что перестройка радиальных профилей концентрации электронов происходит в момент, когда теплоёмкость плазмы на оси достигает минимума. Рассчитана зависимость значения температуры, соответствующей моменту перестройки, от давления плазмы в трубке.

Экспериментально исследовано влияние полярности электродов с геометрией «острие–штырь» на развитие импульсного электрического разряда в воде с удельной электропроводностью (90  10) мкСм/см с воздушными микропузырьками и без них. Обнаружено, что начальная инициация плазменного канала на аноде в воде происходит вблизи контакта металл-жидкость-изоляция для всех исследуемых геометрий анода. В присутствии пузырьков при повышенном напряжении развитие плазменных каналов после инициации происходит в противоположную от разрядного промежутка сторону вдоль изолированной поверхности электродов. При наличии пузырьков снижается амплитуда напряжения пробоя, уменьшается время задержки инициирования и общее время развития пробоя каналом, развивающимся с острийного анода. При повышении амплитуды напряжения развитие замыкающего канала происходит с катода вне зависимости от его геометрии.