Научный архив: статьи

В данной работе приводятся результаты моделирования плазмы в газоразрядной камере ион-ного двигателя ИД-50. Для получения этих данных использовалась двухмерная кинетическая модель, основанная на методе «частиц в ячейках» (Particle-in-Cell). Анализ результатов, которые лежат в хорошем соответствии с экспериментальными данными, позволил выявить корреляцию между траекториями первичных электронов и эффективностью работы газоразрядной камеры. Показана взаимосвязь между геометрией магнитной системы, определяющей траектории первичных электронов, картиной течения ионной компоненты и величиной энергетической цены иона.

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.

Показано, что сверхвысокомолекулярный полиэтилен применяется в деталях и узлах триботехнического назначения вследствие уникального сочетания прочностных и эластичных свойств. Выявлена проблема гидрофобности такого полиэтилена, инертности, что препятствует пропитке полимерными матрицами и созданию износостойких композитов. Охарактеризованы ограничения традиционных способов химической активации полиэтилена по причине ресурсозатратности процессов. Выявлена перспективность плазменной модификации и поставлена цель создания физической модели композита с повышенным значением показателя прочности связи между тканным сверхвысокомолекулярным полиэтиленом и эпоксидно-диановой матрицей.

Методы исследования: активация холодной плазмой в среде воздуха, оценка смачиваемости методом «сидячей капли», анализ прочности связи с матрицей на разрывной машине до и после активации полиэтилена плазмой, спектроскопия. В результате плазменного воздействия повышено значение показателя смачиваемости поверхности полиэтилена более чем в 3 раза, что позволяет пропитать износостойкий материал матрицей; существенно повышено значение показателя прочности связи исследуемого полиэтилена с эпоксидно-диановым связующим. Установлено, что плазменная модификация способствует формированию азот- и кислород-содержащих групп в поверхностном слое полиэтилена, что повышает его способность к химическому взаимодействию с матрицей, обеспечивает возможность получения устойчивого к нагрузкам композита трибологического назначения на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

Сообщается об обнаружении противоречия, возникающего в решениях задач о профилях нелинейных продольных электростатических волн в плазме методом псевдопотенциала Сагдеева. Противоречие проявляется в неравенстве среднего за период значения концентрации частиц и заданной концентрации невозмущенной плазмы. Показано, что причина возникновения противоречия связана с весьма распространенной неточностью в постановке таких задач. Предложено корректировать постановку подобных задач и изменить интерпретацию получаемых этим методом решений, применив иные начальные условия: необходимо задавать вместо концентрации невозмущенной плазмы концентрацию частиц в точках, в которых потенциал φ принят равным нулю. С такими начальными условиями противоречие полностью снимается.

Решается задача разработки и моделирования алгоритма адаптивного управления неустойчивым вертикальным положением плазмы в вертикально вытянутом токамаке, где на каждой итерации для изменяющейся модели плазмы, идентифицированной методом наименьших квадратов (МНК), автоматически синтезировался новый ПИД-регулятор. Параметры регулятора в обратной связи вычислялись посредством заданного расположения полюсов замкнутой системы управления в левой полуплоскости комплексной плоскости. В качестве начальной модели системы управления использовалась робастная система, синтезированная с помощью теории количественной обратной связи (Quantitative Feedback Theory - QFT). Система была промоделирована на цифровом стенде реального времени (https://www. ipu. ru/plasma/about).

Работа посвящена изучению теплофизических и радиационных процессов в ходе формирования плазменного канала при прохождении серии импульсов тока импульсно-периодического цезий–ртуть–ксенонового разряда.

Показано влияние на развитие и релаксацию плазменного канала режима вспомогательного разряда, температуры и давления паров металлов. Изучены спектральные характеристики при прохождении каждого из импульсов тока.

Работа посвящена изучению теплофизических и радиационных процессов в ходе формирования плазменного канала при прохождении серии импульсов тока импульсно-периодического цезий–ртуть–ксенонового разряда.

Показано влияние на развитие и релаксацию плазменного канала режима вспомогательного разряда, температуры и давления паров металлов. Изучены спектральные характеристики при прохождении каждого из импульсов тока.

проведен анализ и обобщение предпосылок, используемых для моделирования плазмы индукционного разряда в диапазоне условий, характерном для реакторов реактивно-ионного травления кремния и его соединений. Подтверждено, что применение функции Максвелла для энергетического распределения электронов обеспечивает корректное описание кинетики процессов под действием электронного удара. Показано, что реализация как прямого (основанного на решении уравнений химической кинетики с привлечением данных зондовой диагностики плазмы в качестве входных параметров), так и самосогласованного (дополненного уравнениями баланса вкладываемой мощности и скоростей процессов ионизации/рекомбинации заряженных частиц) алгоритма моделирования обеспечивает удовлетворительное согласие результатов расчета с данными независимых экспериментов. Приведены примеры сравнения расчета с экспериментом для плазмы Ar, Cl2 и CF4. Отмечено, что применение самосогласованного алгоритма в сложных многокомпонентных системах затруднено отсутствием или низкой достоверностью данных по сечениям процессов под действием электронного удара и транспортным характеристикам (коэффициентам диффузии, подвижностям) нестабильных продуктов плазмохимических реакций.

RU“>Изучены характеристики модели ВЧ индуктивного ионного двигателя, работающего на азоте и кислороде, при наложении на разряд внешнего продольного магнитного поля с индукцией не более 75 Гс. Экспериментально показано, что наибольший ток ионов удается получить, используя магнитные поля с индукцией 18 и 70 Гс. В рабочем диапазоне f = 10–25 см3/мин для тока 200 мА цена иона, рассчитанная на основании значений мощности ВЧ-генератора, составляет величину 1400–1500 Вт/А. Оценка цены иона по величине вложенной в плазму мощности позволяет определить минимально возможную для рассматриваемого прототипа ВЧ ионного двигателя величину цены иона в 850 Вт/А.

Измерена напряжённость электрического поля в канале разряда с жидким электролитным катодом при атмосферном давлении в воздухе в диапазоне токов 20–90 мА. Найдены зависимости напряжённости поля от величины разрядного тока для водных растворов с разным составом и с разными значениями рН, но с одной и той же удельной электропроводностью 300 мкСм/см. Показано, что эти зависимости мало отли-чаются друг от друга. Получена усреднённая по составу раствора зависимость напряжённости поля в разряде с жидким катодом от тока разряда.

Представлены результаты плазмохимической обработки воды и исследования ее влияния на всхожесть семян огурцов, а также на динамику начального роста растений. Водопроводную воду обрабатывали импульсным подводным разрядом, формирующимся в парогазовых пузырьках у поверхности погруженного в воду графитового электрода. Разряд горел при амплитудных значениях напряжения 800 В и тока разряда 200 мА. Получены осциллограммы тока и напряжения на электродах, 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 повышает всхожесть семян, ускоряет развитие корневой системы, рост стебля и листьев на ранних стадиях развития растений.

В статье представлены результаты экспериментальных исследований резонаторного ионного двигателя времяпролетным методом с целью определения ускоряющих элементов конструкции. Исследовано четыре варианта сборки: истечение ионов из магнитной ячейки; истечение ионов из магнитной ячейки с установленным сердечником; истечение ионов из магнитной ячейки с установленным сердечником и боковой стенки резонатора истечение; истечение ионов из магнитной ячейки с установленным сердечником и боковой стенки резонатора с сетчатой крышкой. Энергопотребление магнитной ячейки составляло 5.6 Вт, а скорость пучка ионов при 11 Па составила не более 7 м/с. В сборке по второму варианту энергопотребление составило 6.6 Вт при давлении 11 Па и скорости не более 30 м/с. Энергопотребление по третьему и четвертому вариантам сборки составляло 6 Вт, а скорость пучка ионов при 11 Па составила не более 48 м/с.