Исследована кинетика образования гидроксил-радикалов в воде под действием импульсного разряда в парогазовых пузырьках, формирующихся у поверхности погруженного в воду графитового электрода. Реакция окисления гексацианоферрата (II) калия использовалась для определения концентрации и скорости образования ОН-радикалов в жидкой фазе. Для оценки мощности, рассеиваемой в разряде, измерены временные зависимости тока, протекающего через разрядную ячейку, напряжения, приложенного к электродам, и интегральной интенсивности излучения разряда. Рассчитаны выходы ОН-радикалов на 100 эВ вложенной в плазму энергии. Найдено, что с увеличением мощности от 13 до 100 Вт скорость генерации радикалов растет в интервале (2,8–34,8)10-7 моль/(л с), а их выход слабо зависит от мощности и составляет 0,12 0,03 частица / (100 эВ).
The kinetics of formation of hydroxyl radicals under the action of a pulsed discharge in vaporgas bubbles formed near the surface of a graphite electrode immersed in a water was studied. The reaction of potassium hexacyanoferrate (II) oxidation was used to determine the concentration and formation rate of OH radicals in the liquid phase. To estimate the power dissipated in the discharge, the time dependences of the current through the discharge cell, the voltage applied to the electrodes, and the integrated intensity of the discharge radiation were measured. Yields of OH radicals per 100 eV of the dissipated energy were calculated. It was found that with an increase in power from 97 to 275 W, the formation rate of of radicals increases in the range of (2.8–34.8)10-7 mol / (l s), and their yield is 0.12 0.04 particle / 100 eV and weakly depends on power.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 39286903
В работе с использованием в качестве акцептора радикалов гексацианоферрата калия найдены скорости образования гидроксилрадикалов в воде под действием разряда, возбуждаемого в парогазовых пузырьках у поверхности погруженного в жидкость графитового электрода. Найдено, что при увеличении мощности разряда от 13 до 100 Вт скорость генерации радикалов растет, а их выход на 100 эВ вложенной в плазму энергии практически не зависит от мощности и составляет 0,12 0,03 частиц /(100 эВ). Полученное значение выхода близко к наблюдаемому при действии стационарного разряда постоянного тока на воду, но превышает значения, полученные при использовании диафрагменного разряда.
Список литературы
1. Yang Y., Cho Y.I., Fridman A. Plasma Discharge
in Liquid: Water Treatment and Applications. – CRC Press,
2012.
2. Malik M. A. // Plasma Chem. Plasma Proc. 2010.
Vol. 30. P. 21.
3. Akishev Yu., Grushin M., Karalnik V., Trushkin
N., Kholodenko A., Chugunov A., Kobzev E., Zhirkova N.,
Irkhina I., Kireev G. // Pure Appl. Chem. 2008. Vol. 80.
P. 1953.
4. Maksimov A. I., Naumova I. K., Khlyustova A. V. //
High Energy Chemistry. 2008. Vol. 42. P. 488.
5. Maksimov A. I., Naumova I. K., Khlyustova A. V.
High Energy Chemistry. 2012. Vol. 46. P. 212.
6. Oehmigen K., Hahnel M., Brandenburg R., Wilke Ch.,
Weltmann K.-D., von Woedtke Th. // Plasma Proc. Polym.
2010. Vol. 7. P. 250.
7. Joshi R., Schulze R.-D., Meyer-Plath A., Friedrich
J. // Plasma Proc. Polym. 2008. Vol. 5. P. 695.
8. Titov V. A., Shikova T. G., Rybkin V. V., Ageeva T. A.,
Choi H.-S. // High Temperature Material Processes. 2006.
Vol. 10. P. 467.
9. Choi H. S., Shikova T. G., Titov V. A., Rybkin V. V. //
J. Colloid Interface Sci. 2006. Vol. 300. P. 640.
10. Titov V. A., Rybkin V. V., Shikova T. G., Ageeva
T. A., Golubchikov O. A., Choi H. S. // Surf. Coat.
Technol. 2005. Vol. 199. Р. 231.
11. Titova Yu. V., Stokozenko V. G., Maximov A. I. //
IEEE Trans. Plasma Sci. 2010. Vol. 38. Р. 933.
12. Saito G., Akiama T. // Journal of Nanomaterials.
2015. Vol. 2015. Article ID 123696.
13. Chen Q., Li J., Li Y. // J. Phys. D: Appl. Phys.
2015. Vol. 48. P. 424005
14. Rifna E. J., Ramanan K. R., Mahendran R. //
Trends in Food Science & Technology. 2019. Vol. 86. P. 95.
15. Naumova I. K., Maksimov A.I ., Khlyustova A. V. //
Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2011.
Vol. 47. P. 263.
16. Thirumdas R., Kothakota A., Annapure U., Siliveru
K., Blundell R., Gatt R., Valdramidis V. P. // Trends in
Food Science & Technology. 2018. Vol. 77. P. 21.
17. Singh R., Gangal U., Sen Gupta S. K. // Plasma
Chem. Plasma Process. 2012. Vol. 32. P. 609.
18. Kanazawa S., Furuki T., Nakaji T., Akamine S.,
Ichiki R. // J. Phys.: Conf. Series. 2013. Vol. 418. P. 012102.
19. Srivastava Y., Jaiswal S., Singh O. P., Sen Gupta
S. K. // Ind. J. Chem. 2014. Vol. 53. P. 62.
20. Khlyustova A., Khomyakova N., Sirotkin S.,
Marfin Yu. // Plasma Chem. Plasma Proc. 2016. V. 36.
P. 1229.
21. Khlyustova A., Sirotkin N., Evdokimova O, Prysiazhnyi
V., Titov V. // J of Electrostatics. 2018. Vol. 96. P. 76.
22. Yokohata A., Tsuda S. // Bull. Chem. Soc. Japan.
1966. Vol. 39. P. 53.
23. Gao J., Wang A., Fu Y., Wu J., Ma D., Gou Z.,
Li Y., Yang W. // Plasma Sci. Technol. 2008. Vol. 10. P. 30.
24. Sahni M., Locke B. R. // Plasma Process. Polym.
2006. Vol. 3. P. 342.
25. Piskarev I. M., Ivanova I. P., Trofimova S. V.,
Aristova N. A. // High Energy Chem. 2012. Vol. 46. P. 343.
26. Piskarev I. M., Ivanova I. P., Trofimova S. V. //
High Energy Chem. 2013. Vol. 47. P. 247.
27. Goodman J., Hickling A., Schofield B. // J. Electroanal.
Chem. 1973. Vol. 48. No. 2. P. 319.
28. Joshi A. A., Locke B. R., Arce P., Finney W. C. //
J. Hazard. Mater. 1995. Vol. 41. No. 1. P. 3.
29. Хлюстова А. В., Титов В. А. // Прикладная
физика. 2015. № 6. С. 48.
1. Y. Yang, Y. I. Cho, and A. Fridman, Plasma Discharge in Liquid: Water Treatment and Applications. – CRC
Press, 2012.
2. M. A. Malik, Plasma Chem. Plasma Proc. 30, 21 (2010).
3. Yu. Akishev, M. Grushin, V. Karalnik, N. Trushkin, A. Kholodenko, A. Chugunov, E. Kobzev, N. Zhirkova,
I. Irkhina, and G. Kireev, Pure Appl. Chem. 80, 1953 (2008).
4. A. I. Maksimov, I. K. Naumova, and A. V. Khlyustova, High Energy Chemistry 42, 488 (2008).
5. A. I. Maksimov, I. K. Naumova, and A. V. Khlyustova, High Energy Chemistry 46, 212 (2012).
6. K. Oehmigen, M. Hahnel, R. Brandenburg, Ch. Wilke, K.-D. Weltmann, and Th. von Woedtke, Plasma Proc.
Polym. 7, 250 (2010).
7. R. Joshi, R.-D. Schulze, A. Meyer-Plath, and J. Friedrich, Plasma Proc. Polym. 5, 695 (2008).
8. V. A. Titov, T. G. Shikova, V. V. Rybkin, T. A. Ageeva, and H.-S. Choi, High Temperature Material Processes.
10, 467 (2006).
9. H. S. Choi, T. G. Shikova, V. A. Titov, and V. V. Rybkin, J. Colloid Interface Sci. 300, 640 (2006).
10. V. A. Titov, V. V. Rybkin, T. G. Shikova, T. A. Ageeva, O. A. Golubchikov, and H. S. Choi, Surf. Coat. Technol.
199, 231(2005).
11. Yu. V. Titova, V. G. Stokozenko, and A. I. Maximov, IEEE Trans. Plasma Sci. 38, 933 (2010).
12. G. Saito and T. Akiama, Journal of Nanomaterials 2015, Article ID 123696 (2015).
13. Q. Chen, J. Li, and Y. Li, J. Phys. D: Appl. Phys. 48, 424005 (2015).
14. E. J. Rifna, K. R. Ramanan, and R. Mahendran, Trends in Food Science & Technology 86, 95 (2019).
15. I. K. Naumova, A. I. Maksimov, and A. V. Khlyustova, Surface Engineering and Applied Electrochemistry 47,
263 (2011).
16. R. Thirumdas, A. Kothakota, U. Annapure, K. Siliveru, R. Blundell, R. Gatt, and V. P. Valdramidis, Trends in
Food Science & Technology 77, 21 (2018).
17. R. Singh, U. Gangal, and S. K. Sen Gupta, Plasma Chem. Plasma Process. 32, 609 (2012).
18. S. Kanazawa, T. Furuki, T. Nakaji, S. Akamine, and R. Ichiki, J. Phys.: Conf. Series 418, 012102 (2013).
19. Y. Srivastava, S. Jaiswal, O. P. Singh, and S. K. Sen Gupta, Ind. J. Chem. 53, 62 (2014).
20. A. Khlyustova, N. Khomyakova, S. Sirotkin, and Yu. Marfin, Plasma Chem. Plasma Proc. 36, 1229 (2016).
21. A. Khlyustova, N. Sirotkin, O. Evdokimova, V. Prysiazhnyi, and V. Titov Journal of Electrostatics 96, 76 (2018).
22. A. Yokohata and S. Tsuda, Bull. Chem. Soc. Japan 39, 53 (1966).
23. J. Gao, A. Wang, Y. Fu, J. Wu, D. Ma, Z. Gou, Y. Li, and W. Yang Plasma Sci. Technol. 10, 30 (2008).
24. M. Sahni and B. R. Locke Plasma Process. Polym. 3, 342 (2006).
25. I. M. Piskarev, I. P. Ivanova, S. V. Trofimova, and N. A. Aristova, High Energy Chem. 46, 343(2012).
26. I. M. Piskarev, I. P. Ivanova, and S. V. Trofimova, High Energy Chem. 47, 247(2013).
27. J. Goodman, A. Hickling, and B. Schofield, J. Electroanal. Chem. 48, 319 (1973).
28. A. A. Joshi, B. R. Locke, P. Arce, and W. C. Finney, J. Hazard. Mater. 41, 3 (1995).
29. A. V. Khlyustova and V. A. Titov, Prikl. Fiz., No. 6, 48 (2015).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Печеркин В. Я., Василяк Л. М., Ветчинин С. П., Костюченко Т. С., Куликов Ю. М., Прива-лов П. А., Шварцбург А. Б. Резонансное рассеяние плоских электромагнитных волн диэлектрическим эллипсом 5
Андреев И. В., Муравьев В. М., Губарев С. И., Кукушкин И. В. Прозрачный затвор для управления концентрацией электронов в квантовых ямах GaAs/AlGaAs 11
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Давыдов С. Г., Долгов А. Н., Корнеев А. В., Якубов Р. Х. Коммутация высоковольтного вакуумного диода плазмой вспомогательного искрового разряда 19
Логинов В. В. Характеристики излучения импульсно-периодического разряда в парах щелочных металлов 24
Смоланов Н. А. Токовые слои и фракталоподобные агрегаты в прикатодной плазме дугового разряда 29
Титов В. А., Хлюстова А. В., Наумова И. К., Сироткин С. А., Агафонов А. В. Скорость образования и энергетический выход гидроксил-радикалов в воде при дей-ствии газоразрядной плазмы 35
Кралькина Е. А., Неклюдова П. А., Никонов А. М., Вавилин К. В., Задириев И. И. Свойства титановых покрытий, полученных в магнетронном разряде при ионном ассис-тировании с помощью индуктивного ВЧ-разряда в магнитном поле 41
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Ковшов В. С., Патрашин А. И. Математическая модель процесса модуляции излучения МЧТ 47
Трухачева Н. С., Седнев М. В., Трухачев А. В., Ляликов А. В. Плазмохимическое травление двухслойной маски молибден-фоторезист 54
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Старостенко В. В., Мазинов А. С., Фитаев И. Ш., Таран Е. П., Орленсон В. Б. Динамика формирования поверхности проводящих пленок алюминия на аморфных под-ложках 60
Кашуба А. С., Пермикина Е. В., Хамидуллин К. А., Драгунов Д. Э., Седяков А. И. Применение звуковых колебаний в процессе микроструктурирования поверхности вы-сокоомного монокристаллического кремния 66
Туйчиев Ш., Рашидов Д., Табаров С. Х., Возняковский А. П. Влияние нанографеноксидов на структуру и свойства полиэтилена низкой плотности 73
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Гибин И. С., Котляр П. Е. Неохлаждаемые матричные терагерцовые преобразователи изображений. Принципы конструирования 80
Ваньков А. Б., Губарев С. И., Кирпичев В. Е., Морозова Е. Н., Ханнанов М. Н., Кулик Л. В., Кукушкин И. В. Портативный газоанализатор на основе волоконного рамановского спектрометра 87
Шишканов О. Н., Бойченко А. П. Электрополевая дефектоскопия полупроводниковых фотопреобразователей в режиме бесконтактного сканирования 93
ИНФОРМАЦИЯ
Правила для авторов 98
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
V. Ya. Pecherkin, L. M. Vasilyak, S. P. Vetchinin, T. S. Kostyuchenko, Yu. M. Kulikov, P. A. Pri-valov, A. B. Shvartsburg Resonant scattering of plane electromagnetic waves by a dielectric ellipse 5
I. V. Andreev, V. M. Muravev, S. I. Gubarev, and I. V. Kukushkin Transparent shutter to control electron concentration in GaAs/AlGaAs quantum wells 11
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
S. G. Davydov, A. N. Dolgov, A. V. Korneev, and R. Kh. Yakubov High-voltage vacuum diode switching process by means of plasma from accessory spark discharge 19
V. V. Loginov Researching of pulse-periodic discharge in alkali metals vapors 24
N. A. Smolanov Current layers and fractals in arc discharge plasma 29
V. A. Titov, A. V. Khlyustova, I. K. Naumova, S. A. Sirotkin, and A. V. Agafonov Formation rate and energy yield of hydroxyl radicals in a water under the action of a gas-discharge plasma 35
E. A. Kralkina, P. A. Nekliudova, A. M. Nikonov, K. V. Vavilin, and I. I. Zadiriev Properties of titanium coatings deposited in a magnetron discharge with ion assistance using an inductive RF discharge in a magnetic field 41
PHOTOELECTRONICS
V. S. Kovshov and A. I. Patrashin The mathematical model of blackbody radiation modulation energy factor 47
N. S. Trukhacheva, M. V. Sednev, A. V. Trukhachev, and A. V. Lyalikov Investigation of the plasma chemical etching process of the bi-layered molybdenum-photoresist mask 54
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
V. V. Starostenko, A. S. Mazinov, I. Sh. Fitaev, E. P. Taran, and V. B. Orlenson Forming surface dynamics of conductive aluminum films deposited on amorphous substrates 60
A. S. Kashuba, E. V. Permikina, K. A. Khamidullin, D. E. Dragunov, and A. I. Sedyakov Investigation of single-crystalline etching for surface microstructurization by sound vibration oscillation method 66
Sh. Tuichiev, D. Rashidov, S. Kh. Tabarov, and A. P. Voznyakovsky Effect of nanographone oxides on the structure and properties of crystalline polymers 73
PHYSICAL APPARATUS AND ITS ELEMENTS
I. S. Gibin and P. E. Kotlyar Uncooled matrix terahertz image converters. Design principles 80
A. B. Van’kov, S. I. Gubarev, V. E. Kirpichev, E. N. Morozova, M. N. Hannanov, L. V. Kulik, and I. V. Kukushkin Portable gas analyzer based on fiber-enhanced Raman scattering 87
O. N. Shishkanov and A. P. Boychenko Electric-field testing of semiconductor photoelectric cell in the distant scanning mode 93
INFORMATION
Rules for authors 98
Другие статьи выпуска
Проведены исследования плазмохимического травления отверстий в двухслойной маске молибден-фоторезист, предназначенной для формирования Lift-of-технологией контактов к фоточувствительным элементам матриц 640512 на основе nBp гетероэпитаксиальных структур с активным слоем InGaAs. Установлено, что после плазмохимического травления окон в жертвенном слое поверхность основы, предназначенной для напыления металла, имеет шероховатость с характерными значениями Ra = 0,007 и Rz = 0,058 мкм соответственно, которые превышают более чем на порядок неровности исходной поверхности основы. Показано, что после плазмохимического травления окон в жертвенном слое на поверхности основы остается перфорированный слой толщиной в несколько десятков нанометров, не поддающийся дальнейшему травлению. Предложен способ обработки пластин с двухслойной маской молибден-фоторезист раствором КОН определенной концентрации, что позволило удалять перфорированный слой, образовавшийся при плазмохимическом травлении отверстий в маске. Полученные результаты позволили уменьшить дефектность и увеличить процент выхода годных матриц.
Подробно проанализирован процесс модуляции излучения модели черного тела (МЧТ) стандартным электромеханическим модулятором, осуществляющим стопроцентную модуляцию. Получены аналитические функции, описывающие модулированные потоки излучения МЧТ и диска модулятора. Используя приведенное в ГОСТ 17772-88 определение коэффициента формы модуляции, рассчитаны значения искомого коэффициента. Проведен сравнительный анализ полученных значений с табличными данными ГОСТ 17772-88 для круглых и квадратных диафрагм МЧТ. Установлено совпадение расчетных данных и данных ГОСТ для круглых диафрагм. Показана необходимость корректировки данных ГОСТ для квадратных диафрагм. Установлена причина расхождения полученных результатов с данными ГОСТ.
Настоящая работа посвящена исследованию влияния режимов напыления на свойства функциональных покрытий в плазменном реакторе, основанном на распылительном источнике (магнетроне) и индуктивном ВЧ-разряде с внешним магнитным полем, являющимся источником потока ассистирующих ионов. Получены образцы функциональных покрытий, изготовленных при работе только распылительного источника и при совместной работе распылительного и плазменного источников. Проведено сравнение свойств таких покрытий. Представлены результаты напыления пленок из титана. Получено, что с ростом величины потока ассистирующих ионов, который определялся мощностью ВЧ-генератора, увеличивается удельное сопротивление пленок титана, а также их микротвердость. Показано, что облучение пленок потоком ускоренных ионов приводит к уменьшению размера зерна напыляемых покрытий, а также к уменьшению содержания примесей.
Проведен анализ процессов в плазме вакуумной дуги, которые, возможно, приводят к образованию и росту фрактальных агрегатов. В основе анализа лежат результаты, полученные при исследовании катодного пятна и структуры пылевых частиц плазмы дугового разряда. Одна из возможных причин формирования фрактальных структур – возникновение токовых слоев и капельных пятен при сближении катодных пятен. Поток ионов между сближающимися катодными пятнами дугового разряда при их движении по плоскости распыляемого катода можно рассматривать как токовые слой. Магнитное поле, создаваемое токовым слоем, является источником энергии. Диссипация этой энергии означает создание неустойчивости фронта роста, в которых может происходить образование фракталоподобных агрегатов. Этот процесс можно отнести к явлению дрейфово-диссипативной неустойчивости – одному из видов плазменной микронеустойчивости.
Работа посвящена исследованию спектров излучения импульсно-периодического разряда в парах калия, рубидия и цезия. Изучено влияние условий электрического питания на спектральные и световые характеристики ламп. Выявлено, что наибольшей эффективностью в видимом диапазоне обладает импульсно-периодический разряд в парах цезия.
При изучении вольт-амперных характеристик процесса коммутации высоковольтного вакуумного диода плазмой искрового разряда по поверхности диэлектрика обнаружены свидетельства эффективной ионизации остаточного газа излучением катодного пятна, сформированного во вспомогательном разряде. Приведены экспериментальные факты в пользу модели аномального ускорения ионов в вакуумном разряде на искровой стадии.
В работе исследованы плазменные возбуждения в двумерных электронных системах (ДЭС) в квантовых ямах GaAs/AlGaAs при наличии бокового металлического затвора и двумерного слоя доноров, обладающего остаточной проводимостью. Установлено, что слабо проводящий слой доноров может быть использован в качестве прозрачного затвора, позволяющего эффективно управлять концентрацией электронов в ДЭС, и перестраивать плазменную частоту в широких пределах. Установлено, что такой прозрачный затвор не вносит дополнительного вклада в экранирование плазмонов в ДЭС и не возмущает закон дисперсии двумерных плазмонов.
Исследованы рассеяние и волновые свойства субволновых диэлектрических элементов в виде плоских тонких эллипсов, возбуждаемых токами смещения при различных углах падения плоской электромагнитной волны СВЧ-диапазона. Измеренные основные магнитные резонансы в спектре электромагнитных полей плоского эллипса совпадают с рассчитанными резонансными частотами. Вихревые токи смещения приводят к появлению магнитного диполя и возникновению отрицательной магнитной восприимчивости у эллипса. Измерено распределение магнитного поля в ближней волновой зоне эллипса на частоте основного магнитного резонанса. Обнаружена анизотропия рассеяния магнитного поля при различной ориентации эллипса относительно волнового вектора падающей волны.
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