Плазматроны: Плазматроны

Производитель:

Новинка:

Спецпредложение:

Результатов на странице:

Найти

Плазмотрон: принцип работы и конструкция

Плазмотрон – это генератор плазмы, то есть такое техническое устройство, в котором электрический ток используется для образования плазмы, которая, в свою очередь, применяется с целью обработки материалов, например, для резки плазмотроном.

Первые плазмотроны появились в середине ХХ века, что было вызвано расширением производства тугоплавких металлов и необходимостью введения технологии обработки материалов, устойчивых в условиях высоких температур. Ещё одна причина появления плазмотронов – потребность в источнике тепла повышенной мощности.

Предлагаем посмотреть, как работает ручной плазмотрон (он же плазморез):

Вот основные особенности современных плазмотронов:

• Получение сверхвысоких температур, недостижимых при использовании химического топлива
• Лёгкость регулирования мощности, пуска и остановки рабочего режима
• Компактность и надёжность устройства

Устройство плазмотрона

Устройство плазмотрона для резки металла представлено следующими конструктивными элементами:

1. Электрод/катод со вставкой из циркония или гафния – металлов с высокой термоэлектронной эмиссией
2. Сопло для плазмотрона, обычно изолированное от катода
3. Механизм для закручивания плазмообразующего газа

Сопла и катоды – это основные расходные материалы плазмотронов. При толщине обрабатываемого металла до 10 мм одного комплекта расходных материалов бывает достаточно для одной рабочей смены – восьми часов работы. Сопла и катоды плазмотронов, как правило, изнашиваются с одинаковой интенсивностью, поэтому их замену можно организовать одновременно.

Несвоевременная замена расходников может оказать большое влияние на качество реза: например, при нарушении геометрии сопла может возникнуть эффект косого реза, или на поверхности реза будут возникать волны. Износ катода выражается в постепенном выгорании гафниевой вставки, выработка которой в объёме более 2 мм способствует пригоранию катода и перегреванию плазмотрона. Таким образом, несвоевременная замена изношенных расходных материалов влечёт за собой более скорый износ и остальных комплектующих плазмотронов.

Для защиты плазмотрона от брызг расплавленного металла и металлической пыли в процессе работы, на него надевают специальный кожух, который необходимо время от времени снимать и очищать от загрязнений. Отказ от использования защитного кожуха приводит к риску негативного влияния вышеуказанных загрязнений на качество работы плазмотрона и даже к его поломке. Кроме очистки кожуха, время от времени стоит чистить и сам плазмотрон.

Узнать больше о технологии плазменной резки вы сможете, посмотрев следующее видео:

Разновидности плазмотронов для резки металлов

Все существующие плазмотроны делятся на три большие группы:

        I.            Электродуговые

      II.            Высокочастотные

    III.            Комбинированные

Электродуговые плазмотроны оснащены как минимум одним анодом и катодом, подключёнными к источнику питания плазмотрона постоянного тока. В качестве хладагента таких устройств используется вода, которая циркулирует в охладительных каналах.

Существуют следующие разновидности электродуговых плазмотронов

• Плазмотроны с прямой дугой
• Плазмотроны с косвенной дугой (плазмотроны косвенного действия)
• Плазмотроны с использованием электролитического электрода
• Плазмотроны с вращающимися электродами
• Плазмотроны с вращающейся дугой

Высокочастотные плазмотроны не имеют ни электродов, ни катодов, ведь для связи такого плазмотрона с источником питания используется индуктивный/ёмкостной принцип. Из этого следует, что высокочастотные плазмотроны делятся на индукционные и ёмкостные.

Принцип работы плазмотронов высокочастотной группы требует того, чтобы разрядная камера таких устройств была выполнена из непроводящих материалов, и в качестве таковых обычно используются керамика или кварцевое стекло.

Так как поддержание безэлектродного разряда не нуждается в электрическом контакте плазмы с электродами, в плазмотронах такого типа используется газодинамическая изоляция стенок от плазменной струи, что даёт возможность избежать их перегрева и ограничиться воздушным охлаждением.

Комбинированные плазмотроны работают при совместном действии ТВЧ – токов высоких частот – и горении дугового разряда, в том числе с его сжатием магнитным полем.

Кроме общей классификации плазмотронов на электродуговые, высокочастотные и комбинированные, такие устройства можно разделять на группы по многим принципам: например, в зависимости от типа охлаждения, по способу стабилизации дуги, в зависимости от типа электродов или используемого тока.

Система стабилизации дуги в процессе работы плазмотрона

В зависимости от способа стабилизации дуги, все плазмотроны делятся на газовые, водяные и магнитные. Надо сказать, что система стабилизации дуги является очень важной для процесса функционирования плазмотрона, ведь именно она обеспечивает сжатие столба и его фиксацию по оси электрода и сопла.

Самая простая и распространённая система стабилизации дуги – газовая. Её принцип работы заключается в охлаждении и сжимании стенок столба дуги внешним, более холодным плазмообразующим газом. Водяная система даёт возможность достичь большей степени сжатия и поднять температуру столба дуги до 50000 градусов.

Плазмотроны такого типа используют графитовый электрод, подающийся в меру его сгорания, поскольку пары воды вблизи электрода обеспечивают повышенную скорость этого процесса. По сравнению с этими двумя системами стабилизации, магнитная стабилизация дуги считается менее эффективной, однако её преимущество заключается в возможности регулировки степени сжатия без потерь плазмообразующего газа.

Плазмотрон – VH Audio

			Если вы, как и многие аудиофилы, выполнили целый ряд системных настроек, чтобы ваша цифровая установка звучала больше, осмелюсь сказать, аналогово.Но конечная цель, заключающаяся в том, чтобы объединить лучшие качества аналоговых и цифровых технологий, была в лучшем случае мимолетной. В худшем… мираж, который тебя дразнит. До сих пор. Свечение привлекает, но захватывает именно производительность. Plasmatron 3 и Plasmatron 6 были специально разработаны для подачи переменного тока, оптимизированного для звука и видео, особенно для работы цифровых внешних компонентов. Сюда входят: ЦАП. Предусилители CD-плееры. DVD-плееры. Плееры Blu-ray. «Сетевые» плееры. Компьютерные серверы. Кабельные / спутниковые приставки. Видеопроекторы. Видео дисплеи. «СЕЙЧАС мои ​​цифровые звуки чертовски хороши, я могу слушать критически, и мне не нужно ставить винил, чтобы получить такое же впечатление…» – N. Макрис Что касается музыки, вы можете ожидать отсутствия «цифровой глазури» и резкости, которые часто проникают даже в лучшие цифровые аудиосистемы. Вместо этого вы услышите легкую, органичную презентацию с большей глубиной и более интимным «человеческим» качеством. Вы получите удовольствие от продолжительных сеансов прослушивания, избавитесь от усталости от прослушивания и почувствуете себя более комфортно при более широком диапазоне уровней громкости. Ожидал, что буду заниматься музыкой… не оставил ее искать. Пользователи также удивились тому эффекту, который плазмотрон оказывает на их домашний кинотеатр . Это неудивительно, поскольку практически все в сети домашних кинотеатров использует цифровые процессоры. Фактически, во время слепого теста плазмотрон позволил более старому проигрывателю карусели сравняться или превзойти производительность одного из лучших проигрывателей BluRay на рынке . .. Разница при подключении топового проигрывателя к плазмотрону также была значительной, и мгновенно узнал.Более качественные цвета, лучшая четкость и больше «3D-подобия». “Качество картинки просто потрясающее. 99% оборудования домашнего кинотеатра является твердотельным и может иметь … ну … твердотельное звучание. Этот вездесущий край и отсутствие тела. PT дает или позволяет телу присутствовать даже с компонентами SS ». – J. Allen «Я никогда не слышал, чтобы ни одна из моих любимых записей звучала лучше.Звук содержит больше микродеталей, которые находятся в канавках записи. Я никогда не смогу вернуться и послушать без плазмотрона в моей системе ». – Ник М. Несмотря на то, что мы сосредоточились на повышении производительности цифровых источников, плазмотрон также может существенно улучшить аналоговые установки . Фактически, самый первый прототип плазмотрона был разработан преданным поклонником винила на базе аналогового оборудования сверхвысокого класса.Только ПОСЛЕ того, как мы попробовали использовать цифровые компоненты в более поздних тестах, этот эффект «изменения правил игры» в цифровых технологиях был реализован. Плазмотрон – это устройство подачи переменного тока, в котором используются трубки Thyratron. Впервые разработанные в 1920-х годах, лампы Thyratron представляют собой выпрямители с газовым управлением. В отличие от обычных электронных ламп, газонаполненные тиратроны способны работать с гораздо более высоким током, чем их собратья с вакуумными лампами, и это один из ключевых атрибутов их использования в плазмотронах.Потрясающее голубое свечение плазмы создается ионизированным газом ксеноном. Плазмотрон обеспечивает более линейное выходное напряжение за счет добавления отрицательного сопротивления к импедансу источника линии питания. Но это “EE-говорят” … Что на самом деле означает , так это то, что напряжение, подаваемое плазмотроном, не упадет. Фактически, при увеличении нагрузки он может подняться с до . Нужно больше. Получите больше. Плазмотрон – это источник питания переменного тока для компонентов источника. Вот чего нет: Это не кондиционер. Это не ограничитель скачков напряжения и не ограничитель перенапряжения. Это не резервный аккумулятор. Это не регенератор энергии. Это не «фильтр» в общепринятом смысле Если в вашей ситуации требуется защита цепи, мы рекомендуем подключить плазматрон после вашего предпочтительного защитного устройства. Таким образом он также будет защищен. Плазмотрон можно использовать совместно с силовыми фильтрами и кондиционерами. Это также может улучшить их производительность. Тиратроны – N.O.S. (New Old Stock) тубы. Мы не собираемся ограничивать ваше стремление к настройке, но из-за схемотехники мало пользы от «прокатки труб». На самом деле мы не одобряем этого, потому что оптимальная производительность зависит от соответствия трубам жестким допускам. Мы спроектировали и изготовили собственное испытательное оборудование, чтобы выполнить эту задачу за вас. К сожалению, многие типы тиратронов были заменены тиристорами много лет назад, и подходящие запасные части ограничены. Мы прогнозируем срок службы трубки около 10 000 часов. Чтобы защитить ваши инвестиции, когда вы покупаете устройство, мы помещаем дополнительную подобранную пару в наше хранилище и сделаем эту пару доступной для вас, если / когда вам потребуется заменить (за дополнительную плату). Тиратроны, как и электронные лампы, могут нагреваться. Для защиты от любопытных детей или домашних животных на передней панели плазмотрона есть защитное стеклянное «окно», а отсек для трубок закреплен небольшими винтами с шлицевой головкой. Мы доработали, так что вам не нужно. Чтобы реализовать весь свой потенциал, отличный дизайн зависит от неустанного внимания к деталям.Каждый плазмотрон изготавливается вручную и включает в себя лучшие доступные компоненты: Дуплекс GTX с родием из чистой меди Furutech и вводы IEC для меди и родия FI-09. Одиночная одножильная медная проводка Двухточечная проводка с использованием серебряного припоя. Z11 Материал сердечника трансформатора накала класса (эквивалент M6). 6061 алюминиевый корпус и корпус. Регулируемые ножки для изоляции и выравнивания Нетоковое ограничение Схема защиты выхода «Это одна из самых значительных частей аудиоаппаратуры, которую я добавил в свою систему за довольно долгое время. Я потратил в 5 раз больше, чем стоимость плазмотрона, и не получил того музыкального качества и удовлетворения, которые у меня есть сейчас. “ – Дж. Уайт Плазмотрон 3 подает 3 А (330 Вт при 110 В) на 2 дуплексные розетки Furutech GTX-Rhodium AC с. В стандартную комплектацию каждого агрегата входят: Переключатель ручного байпаса , чтобы вы могли деактивировать лампы, при этом обеспечивая переменным током компоненты, которые должны быть включены 24/7. A, 15 А Furutech FI-09, вход IEC с родием, 15 А. Для малых и средних систем, потребляющих менее 330 Вт, мы рекомендуем плазмотрон 3. Plasmatron 3 поддерживает нагрузку 3 А. Plenty для вашего Mac Mini, ЦАП, проигрывателя Blu-ray и большинства предусилителей или фонокорректоров. “Вау” огромен И PT-3, и PT-6 доступны в черном анодированном исполнении с серебряным значком «Plasmatron».В сочетании с гипнотической прохладной голубой плазмой двух светящихся тиратронов «WAF» определенно не будет проблемой, какой бы цвет вы ни выбрали! Ни один из наших стелс-тестеров не захотел вернуть свой плазмотрон. Не один. “Плазмотрон добавил более органичный звук к цифровая сторона.Это также добавило глубине и полноте инструменты и голоса. Я не могу представить, чтобы в моей системе отсутствовал плазмотрон ». – Р. Вонг Разработка плазмотрона началась в 2011 году, а в 2012 году мы отправили первый серийный прототип группе слушателей в Калифорнию. Комментарии, такие как «игра-чейнджер», «вы на чем-то», и «когда я смогу купить» , подтверждали то, что мы уже знали: это был особенный. В начале 2013 года мы доставили 8 опытных образцов тем, кто слышал первый прототип. После длительных испытаний… никто не вернул свои устройства, несмотря на наше предложение «выкупить» в конце испытания… Мы называем этих первых тестировщиков нашей «скрытной командой», потому что мы просили их хранить молчание, пока мы не завершим эту долгосрочную оценку. Плазмотрон 3.Доставка по всему миру и эксклюзивная доставка от VH Audio. Плазмотрон 3 Технические характеристики : 13 дюймов x 10 ½ дюймов x 6 дюймов Вес – 22 фунта 117 В (США) или 240 В для международных перевозок (необходимо указать при заказе) Потребление тока 60 Вт (в режиме ожидания) Две точно согласованные пробирки C3J Две дуплексные розетки Furutech GTX Rhodium Furutech FI-09 Rhodium 15a IEC вход Предохранитель 3.15A, Slo blo Рассчитан на пиковую нагрузку 3 А / 330 Вт (117 В) M. S.R.P .: 5199 долларов США Плазмотрон 3 изображений: Информация об обслуживании и гарантии Детали и работа в течение двух лет, без ламп.

Анодные пятна слаботочного плазмотрона со скользящей дугой

В данной работе исследуется плазмотрон со скользящей дугой, состоящий из нитевидного разряда, вращающегося в вихревом потоке азота при малом постоянном токе ( I = 100 мА).Закрутка газового потока плазмотрона создается шестью тангенциальными входами газа. Число Рейнольдса потока азота через эти трубки при расходе Q = 10 ст. М. Составляет около 2400, что находится в промежуточном диапазоне. В этих условиях образование микровихрей может быть вызвано небольшими возмущениями потока газа, такими как, например, край трубки. Работа плазмотрона ГА в этих условиях сопровождается образованием плазменных пятен на поверхности анода, а именно вблизи газовых входов.Расплавленный и затвердевший металл обнаруживается в следах эрозии, оставленных плазменными пятнами на поверхности анода. Установлено, что плавление нержавеющей стали не может быть вызвано осевым током I = 100 мА плазменных пятен и допускается винтовой ток. Это предположение подтверждается микроскопическими изображениями размытых следов с тороидальными участками плавления. Эти экспериментальные результаты подтверждают гипотезу предыдущих исследований, касающихся физики скользящей дуги, об образовании плазменных объектов с осевым магнитным полем за счет взаимодействия микровихрей с плазменным каналом.

Плазмотроны со скользящей дугой (GAP) – источники плазмы, которые были разработаны около 50 лет назад с целью нагрева газового потока для исследования термостабильности материалов, используемых при разработке ракет [1]. Современные плазмотроны с обратным вихревым потоком газа, применяемые в качестве плазмохимических реакторов конверсии газовых потоков, разработаны в [2, 3]. Эти источники плазмы могут применяться для эффективной конверсии газовых потоков метана или углекислого газа [4–6]. Условиями работы GAP можно легко управлять в широком диапазоне с помощью изменения геометрии плазмотрона, расхода газа, тока или напряжения, и он может предоставить обширную информацию о физике скользящей дуги (GA) [7].Экспериментальные результаты, недавно полученные различными исследовательскими группами относительно характеристики ГА, показывают образование плазменных объектов, которые могут иметь аксиальное магнитное поле, вызванное взаимодействием микровихрей с плазмой ГА [8–10]. Образование так называемого «дугового комка» было установлено при взаимодействии микровихрей с ГА переменного тока [8]. Эти плазменные объекты имеют ось вращения, угол которой относительно оси плазменного канала сильно влияет на полное сопротивление канала ГА. Образование подобных комков дуги также наблюдалось в [9] при оптимизации GAP, применяемого для преобразования CO ₂ , и в GAP, работающем с потоком азота [10]. Основываясь на результатах характеристики условий плазмы ГАП с помощью оптической эмиссионной спектроскопии и численного моделирования, в [10] было высказано предположение, что электрический ток через эти плазменные объекты, названный в [10] «плазменным шлейфом», течет в спиральное направление по отношению к оси канала ГА. Более того, используя измеренное вращательное распределение эмиссионных спектров молекулярного азота, был сделан вывод, что положительные ионы внутри плазменного шлейфа обладают значительно более высокой кинетической энергией, чем ожидалось на основе измеренной напряженности электрического поля.В [10] предполагалось, что из-за диамагнитного поведения плазмы вдали от проводящей поверхности аксиальное магнитное поле ядра плазменного факела вызывает образование плазменного факела со спиральным электрическим током, намагничивание ионов и высокая кинетическая энергия нейтралов ( T _г = 5500 K). Чтобы проверить это предположение, необходимо исключить влияние плазменного диамагнетизма, чтобы можно было изучить формирование плазменного ядра с аксиальным магнитным полем внутри плазменного пятна около электрода.Формирование катодного пятна внутри зазора, сжатие плазменного канала, резкое увеличение плотности тока, перегрев и эрозия катодного материала, которые коррелируют с увеличением потока газа и, как следствие, возможной турбулентностью, были показаны на рис. [9, 23].

Несмотря на отсутствие надежной теоретической модели, рассмотренный эффект уже может быть применен для оптимизации конверсии газового потока. Как было показано в [9, 10], при определенных условиях (поток газа, электрический ток и геометрия плазменного реактора) плазменные шлейфы могут создаваться в середине плазменного канала ГА с помощью плазмотрона, работающего в потоке молекулярного газа.Основываясь на корреляции образования плазменного факела (названного в [8] как «кусок дуги») с образованием микровихрей, установленного в [8], можно предположить, что источник микровихрей при работе плазмотрона в данном случае это внутренние края соответствующей тонкой анодной трубки (диаметром 7 мм) (см. рисунок 1). Канал ГА в обратном вихревом плазмотроне без плазменного факела представляет собой нитевидный разряд диаметром примерно от 200 мкм от м до 300 мкм м и температурой газа Тл _г = от 2000 К до 2500 К.В этих условиях плазмы вероятность термической диссоциации многоатомных молекул, таких как CO ₂ , H ₂ O и CH ₄ , может быть оценена на основе констант скорости в [11–13] примерно до 0,5 с ^{– 1} , 10 с ⁻¹ и 100 с ⁻¹ соответственно. При образовании плазменных шлейфов температура газа в этой части плазменного канала увеличивается до T _g = 5500 K до 6000 K [10], а вероятность соответствующих термических диссоциаций резко возрастает примерно до 7 × . 10 ⁶ с ^-1 , 3 × 10 ⁶ с ^-1 и 10 ⁷ с ^-1 .Если геометрия плазмотрона, поток газа и электрический ток оптимизированы, плазменный факел не будет иметь никакого контакта с поверхностью плазменного реактора, кроме канала ГА, условия плазмы которого лишь незначительно изменяются при формировании плазменного факела. При этом электроды плазменного реактора не повреждаются и не перегреваются.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 1. Схематическое изображение приложения GAP для конверсии газа.Формируются две области с различными температурами: «плазменный шлейф» с T _g = от 5500 K до 6000 K и плазменный канал GA с T _g = от 2000 K до 2500 K. плазменный шлейф, возможно, вызван взаимодействием с микровихрями, которые образуются на краю соответствующей тонкой анодной трубки (см. текст). Расход газа отображается синим цветом.

Загрузить рисунок:

В представленной работе показано формирование и свойства плазменного пятна на аноде плазмотрона, работающего в потоке газообразного азота.Анодное пятно – это высокоионизированная плазма, образующаяся в области контакта плазменного канала с положительно смещенным электродом. Формирование анодного пятна изучалось при различных давлениях и вольт-амперных условиях (см. , Например, [14, 15]).

Несмотря на множество исследований, посвященных образованию и свойствам анодных пятен, механизм инициирования для этих плазменных объектов до сих пор остается предметом дискуссий. Анализируя поведение поверхности анода и близлежащей плазмы, наиболее вероятное объяснение образования анодных пятен можно дать в виде комбинированной теории, которая рассматривает магнитное сжатие в плазме вместе с потоками материала от анода, а также тепловые, электрические и геометрические эффекты анода [16, 17].По крайней мере, три режима, а именно диффузный режим, режим опорной точки и сам режим реального анодного пятна, могут быть установлены путем формирования анодного пятна. Диффузный режим – это слаботочный режим, в котором анод инертен. Фут-точечный режим – при промежуточном токе. Анод начинает играть активную роль в разряде. Так называемые опорные точки – это светящиеся точки, связанные с оплавлением анода. Третий режим – это режим реального анодного пятна, который имеет высокий ток и связан с очень высокой температурой (около точки кипения материала анода) и, следовательно, с испарением материала анода [18].

Свойства анодных пятен, которые образуются внутри GAP, используются для проверки идеи спирального тока, создаваемого взаимодействием между микровихрями и плазменным каналом GA. Поэтому, чтобы исключить диамагнетизм плазмы и образование плазменного факела, был разработан GAP (см. Рисунок 2), чтобы обеспечить условия для взаимодействия микровихрей с плазменным каналом GA непосредственно возле анода. Поток газа регулируется контроллером массового расхода (El-Flow Select, Bronkhorst) и поступает по касательной через шесть входов для газа во внешний цилиндрический сосуд GAP, где создается предварительное завихрение (см. Рисунок 2).Выбирая внутренний диаметр тангенциальных впускных отверстий для газа равным 1 мм, достигается создание микровихрей непосредственно на выходе из этих тонких впускных трубок. Вторичный вихрь с гораздо большей скоростью создается внутри полого катода, который дополнительно ускоряется в выпускной трубке, которая используется в качестве анода. Как показано на рисунке 2, минимальный зазор между анодом и катодом, между резервуаром предварительной закрутки и полым катодом составляет 3 мм. В настоящем эксперименте используются электроды из нержавеющей стали.Внутренний диаметр анода составляет 7 мм. GAP работает с потоком азота Q = 10 slm с чистотой 99,999% (Alphagaz 1) и общим электрическим током I = 100 мА постоянного тока. Применяемый источник питания постоянного тока (XR10000, Magna Power Electronic) обеспечивает максимальное отрицательное напряжение U _max = 10 кВ и максимальный ток I _max = 600 мА. Анод заземлен. Профиль и состав обработанной поверхности электрода охарактеризованы с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) (JSM6510, Jeol).Далее используется цифровой оптический микроскоп (DigiMicro Profi, Toolcraft) с максимальным увеличением × 150 и разрешением 2592 × 1944 пикселей.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 2. GAP, использованный в данной работе (слева). Положения канала ГА и возможного микровихря пара металла или плазмы рабочего газа показаны на основе информации о плазме катодного пятна, представленной в [9]. Эскиз фронтального сечения плазмотрона (справа). Для наглядности показаны положения зажигания разряда, возможное образование микровихрей и выступ анодной трубки. Направление потока газа показано синим цветом.

Загрузить рисунок:

При работе плазмотрона образуется канал ГА. Поскольку электрическое поле имеет максимум в промежутке 3 мм между анодом и катодом, вероятно, в этом промежутке зажигается нитевидный разряд, который затем смещается потоком газа по направлению к оси источника плазмы.Во время этого движения плазменный канал может взаимодействовать с микровихрями, которые образуются на выходе из тангенциальных входов газа (см. Рисунок 2). Из-за отсутствия окон в области полого катода невозможно получить изображения плазменного канала в этой области. Следовательно, на аноде наблюдаются следы, оставленные плазменным пятном. Мы предполагаем, что поведение анодного пятна аналогично поведению катодного пятна, рассмотренному в [9].

В этих экспериментальных условиях ( Q = 10 слм потока азота и I = 100 мА постоянного тока) катодное пятно находится в режиме свечения, и на обработанном катоде практически не наблюдаются размытые или оплавленные следы с использованием цифровых оптических микроскопических изображений.Верхний слой катода немного изменен в нескольких местах вблизи оси плазмотрона, возможно, из-за ионной бомбардировки в области катодного пятна. При этом на аноде остались размытые следы, которые возникают из-за образования анодных пятен. Зернистая микроструктура расплавленного и затвердевшего металла сильно отличается от поверхности металла после обработки на токарном станке во время изготовления плазмотрона и может быть легко различима на изображениях, полученных с помощью SEM (см. Рисунок 3).

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 3. Сканирующие электронные микроскопические изображения анода после работы GAP при I = 100 мА и потоке азота Q = 10 слм. Увеличенные изображения показывают структуру материала необработанных (слева) и обработанных плазменным пятном (справа) участков.

Загрузить рисунок:

На аноде плазмотрона с помощью электронного микроскопа (SEM) наблюдаются размытые следы плазменных пятен с очень разными размерами от нескольких микрометров до нескольких сотен микрометров (см. Рисунок 3) со средним диаметром около 200 мкм м.Средняя плотность электрического тока около Дж, = 300 А · см ⁻² оценивается на основе усредненной площади эродированных следов и приложенного постоянного тока I = 0,1 А. оценка плотности рассеиваемой мощности в катодных пятнах дугового разряда [19]. Поскольку площадь эрозии меньше, чем полное сечение плазменного канала на поверхности электрода, этот метод дает только завышенную плотность тока.Однако эта плотность тока сопоставима со значением диффузного режима плазменного пятна около Дж = 100 А · см ⁻² , определенным в других экспериментах [17]. Большинство следов анодных пятен, наблюдаемых в нашем эксперименте, получены в режиме «фут-точка» с расплавленной областью (см. Рисунок 3). По литературным данным этот режим формируется сжатием тока до Дж = 10 ⁴ – 10 ⁵ А · см ⁻² . Чтобы подтвердить это утверждение, оценивается плотность тока, необходимая для плавления материала анода.Для этого измеряется температура проволоки из нержавеющей стали диаметром, равным среднему диаметру эродированных следов 200 мкм м при различных значениях постоянного электрического тока (Hewlett-Packard, 20 В, × 20 А). (см. рисунок 4). Установившаяся температура металлической проволоки зависит не только от нагрева электрическим током, но и от охлаждения за счет теплопроводности. Охлаждение обработанной области в нашем эксперименте моделируется закреплением проволоки между двумя пластинами из нержавеющей стали с общей массой, равной массе анода плазмотрона.Температуру проволоки измеряют пирометром (Pyroskope 202/270, Kleiber) на расстоянии около 1 мм от поверхности пластины из нержавеющей стали. При этом установившаяся температура проволоки выше температуры поверхности анода. Измеренные значения могут быть подогнаны с помощью линейной регрессии (см. Рисунок 4), а затем могут быть экстраполированы для получения плотности тока, при которой достигается точка плавления нержавеющей стали ( T _м = 1800 K). При этом плотность тока занижается из-за разницы температур между проволокой и поверхностью анода.Однако эта плотность тока составляет примерно Дж = 1,6 × 10 ⁴ А · см ⁻² и соответствует ожидаемому интервалу для образования анодных пятен в режиме точки питания. Кроме того, эта расчетная плотность тока примерно на два порядка выше максимальной плотности тока, которую используемый источник питания может обеспечить в усредненном анодном пятне. На основании этих результатов можно сделать вывод, что аксиальный ток плазменного пятна ( I = 100 мА) не может вызвать следы эрозии, наблюдаемые в нашем эксперименте.Следовательно, большой винтовой ток внутри плазменного факела, как предполагалось в [10], является наиболее приемлемой интерпретацией этих экспериментальных результатов.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 4. Температура () проволоки из нержавеющей стали диаметром 200 мкм м, измеренная с помощью оптического пирометра при изменении постоянного тока на расстоянии около 1 мм от поверхности нержавеющей стали.Сплошная линия представляет подобранную линейную регрессию методом наименьших квадратов.

Загрузить рисунок:

Это предположение неожиданно подтверждается структурой следов эрозии анодных пятен, наблюдаемых на СЭМ-изображениях поверхности анода с большим увеличением (см. Рисунки 4–6). На наиболее эродированных участках установлено образование насыпей из расплавленного металла с небольшими пластинами из неплавленого металла наверху. Эти пластины, диаметр которых составляет примерно 10–17 мкм м, легко различимы на снимках, полученных с помощью РЭМ, по следам токарного станка на их поверхности.Направление этих следов на поверхности неплавленого участка незначительно (до нескольких градусов) отличается от направления следов окружающего необработанного материала. Все наблюдаемые размытые следы анодных пятен свидетельствуют о том, что расплавленный металл под неплавленым участком не вращается. Обнаружено только одно исключение из этого правила, которое показано на рисунке 5, где неоплавленная область повернута примерно на 50 градусов по отношению к следам токарного станка в необработанной области. Толщина нерасплавленных пластин 4 мкм м может быть оценена с помощью изображения SEM, представленного на рисунке 7, где показана перевернутая пластина и виден ее край.На рис. 6 показан размытый след анодного пятна на этапе перехода от режима подошвы к режиму анодного пятна. Это видно по частично испаренному металлу. При этом легко определить площадь анодного пятна с максимальной температурой, равной температуре кипения нержавеющей стали на расстоянии примерно 20–30 мкм м от оси.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 5. Изображения с помощью сканирующего электронного микроскопа размытого следа на аноде, образованного пятном плазмы в режиме «ножная точка» во время работы GAP с I = 100 мА и потоком азота Q = 10 слм. Слева при увеличении × 350 и справа увеличенная средняя область размытого следа при увеличении × 3700.

Загрузить рисунок:

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 6. СЭМ-изображения размытого следа на аноде, образованного пятном плазмы в начале режима анодного пятна, во время работы GAP с I = 100 мА и потоком азота Q = 10 слм. Слева при увеличении × 550 и справа увеличенная средняя область размытого следа при увеличении × 3700.

Загрузить рисунок:

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 7.Изображение СЭМ размытого следа плазменного пятна и повернутой неплавленной пластины, наблюдаемого на аноде после работы GAP с током 100 мА и потоком азота Q = 10 слм. Толщина неплавленой пластины составляет около 4 мкм мкм.

Загрузить рисунок:

Структура размытых следов, оставленных плазменными пятнами на аноде ГАП, работающем с потоком азота, сильно отличается от структуры обычных плазменных пятен, обсуждаемых в литературе [14–18].Наиболее важным отличием является неплавленая пластина (и, следовательно, низкий ток) в середине эродированных участков, где, согласно традиционным моделям, ожидается максимальная плотность тока. Наиболее вероятная интерпретация этого эффекта – тороидальный нагрев обрабатываемой поверхности спиральным током, чего и следовало ожидать, исходя из только что обсужденной измеренной плотности тока. Эти экспериментальные результаты согласуются с выводом [10] о спиральном токе вокруг ядра плазменного факела, образованного в анодной трубке GAP за счет оптимизированной геометрии и потока газа.

Наряду с эффектами, наблюдаемыми в [8], наиболее приемлемой интерпретацией этих экспериментальных результатов является аксиальное магнитное поле. Поскольку не существует надежной теоретической модели, которая могла бы напрямую объяснить образование аксиального магнитного поля взаимодействием плазменного канала с микровихрем, гипотеза, представленная в [20] и обсуждаемая в [21], может быть использована для качественной интерпретации этого эффект. Взаимодействие между двумя электронами, участвующими в сферически-симметричных колебаниях, рассмотрено в [20].Это исследование предсказывает эффективное притяжение между электронами в плотной плазме, подобное тому, которое возникает при куперовском спаривании электронов в сверхпроводниках [22]. В [21] ожидалось образование экстремально сильного магнитного поля в неустойчивостях этой плотной плазмы. Несмотря на то, что никакая теоретическая модель не может быть использована для достаточной интерпретации рассматриваемого события и необходимы дополнительные теоретические и экспериментальные исследования, этот эффект, как было показано ранее, уже может быть использован, например, дляэффективная оптимизация конверсии газового потока.

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку Немецкому исследовательскому фонду (DFG) в рамках трансрегионального совместного исследовательского центра TR87 (SFB-TR 87) и совместного исследовательского центра CRC1316 «Переходная атмосферная плазма: от плазмы к жидкостям и твердым телам» (Project B5 ), а также финансируемого BMBF проекта «Пиролиз метана».

Что случилось с водородным топливом через плазмотрон?

Нет, это не отвергнутый реквизит из Galaxy Quest .Плазмотрон – это устройство для преобразования нефтяного топлива в газ, богатый водородом. Около десяти лет назад концепция плазмотрона была в моде, и исследователи были заняты тем, что пытались придумать, как создать компактный плазмотрон, который мог бы впрыскивать водородное топливо в двигатель внутреннего сгорания.

Итак, что случилось?

Изображение (обрезано) Дженни Даунинг с сайта flickr.com, лицензия cc.

Обещание плазмотрона

Плазмотроны – это устройства с электроприводом, обычно используемые для подачи газообразного водорода в металлургическую отрасль. Они не такие уж большие – они могут быть размером с автомобильный двигатель, – но когда вы пытаетесь внедрить эту технологию в движущийся автомобиль, у вас возникают две проблемы: уменьшить его и заставить использовать намного меньше электроэнергии.

… плазмотрон представляет собой бортовую установку «реформинга нефти», которая преобразует различные виды топлива в высококачественный газ, богатый водородом.Известно, что добавление относительно небольшого количества такого газа к бензину, приводящему в действие автомобиль, или к выхлопу дизельного транспортного средства, дает преимущества для сокращения выбросов загрязняющих веществ.

К 2003 году исследования начали давать многообещающие результаты по снижению выбросов в дизельных двигателях. Команда Массачусетского технологического института также обнаружила убедительные доказательства того, что установка реформинга плазмотрона может значительно повысить эффективность бензиновых двигателей:

… Они прогнозируют, что эффективность бензинового двигателя может быть увеличена до 30 процентов за счет улучшения характеристик, достигаемых за счет добавления газа, богатого водородом.

Что теперь, плазмотрон?

Если вы следили за сравнением электромобилей на батареях и электромобилей на водородных топливных элементах, платформа устойчивости для всей этой штуки с плазмотроном может показаться немного шаткой, поскольку водород получают из ископаемого топлива.

Однако, так же, как область топливных элементов движется к экологически безопасному водороду, в отчете, выпущенном в 2006 году, команда Массачусетского технологического института уже с нетерпением ожидала использования биотоплива для производства водородного топлива на борту.

С тех пор это радиомолчание, когда идут свежие новости из Министерства энергетики и Массачусетского технологического института.Если что-то новое попало вам на глаза, оставьте нам сообщение в ветке комментариев.

Следуйте за мной в Twitter и Google+ .

Противоточный плазмотрон DBD с микронасадочным слоем для синтеза метилированного кобалоксима – NYU Scholars

@article {8d11b1c1d6c34c6180c053d92695315f,

title = “Противоточный плазмотрон DBD с микронасадками для синтеза метилированного кобалоксима “,

abstract =” Разработан, изготовлен и применен для синтеза метилированного металлоорганического комплекса атмосферный µ-плазмотрон с диэлектрическим барьером. Конструкция включает противоточный поток к микроструктурам уплотненного слоя для облегчения смешения газ-жидкость и плазма-жидкость. Расположенные в шахматном порядке микростолбы служили пористой средой для оптимального двухмерного смешивания компонентов, которые пополняют границы раздела плазма-жидкость. Продольную дисперсию характеризовали посредством измерений распределения времени пребывания (RTD). Затем экспериментальные данные RTD описывались моделью осевой дисперсии с параметром временной задержки. Число Левеншпиля (lv), указывающее на интенсивность осевой дисперсии, оценивалось в диапазоне 20.1-374, что указывает на то, что модель дисперсии должна быть учтена при разработке кинетики плазменных реакций. Стабильное плазменное возбуждение газовых смесей метана и гелия наблюдалось в двумерной пористой среде по спектрам оптического излучения на месте при приложении переменного высокого напряжения через диэлектрический барьер. Этот новый метод позволил подтвердить образование метильных радикалов in situ. Интересно, что пористая среда служила статическим смесителем, поскольку никаких дискретных плазменных стримеров не наблюдалось.Чтобы исследовать его полезность, в µ-плазмотрон вводили пример гомогенного кобальтового катализатора и метилировали. Наши результаты потенциально представляют новую конструкцию плазменного реактора и методологию синтеза метилированного кобалоксима. “,

ключевые слова =” дисперсия, метилирование, многофазный поток, нетепловая плазма, плазменный катализ “,

автор =” Юкун Лю и Сабио, {Жасмин К.} и Хартман, {Райан Л.} “,

note =” Авторские права издателя: {\ textcopyright} 2021 IOP Publishing Ltd.”,

год =” 2021 “,

месяц = ​​май,

день =” 13 “,

doi =” 10.1088 / 1361-6463 / abe488 “,

language =” Английский (США) “,

volume = “54”,

journal = “Journal Physics D: Applied Physics”,

issn = “0022-3727”,

publisher = “IOP Publishing Ltd.”,

number = “19”,

}

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Безопасность | Стеклянная дверь

Мы получаем подозрительную активность от вас или кого-то, кто пользуется вашей интернет-сетью.Подождите, пока мы подтвердим, что вы настоящий человек. Ваш контент появится в ближайшее время. Если вы продолжаете видеть это сообщение, напишите нам чтобы сообщить нам, что у вас возникли проблемы.

Nous aider à garder Glassdoor sécurisée

Nous avons reçu des activités suspectes venant de quelqu’un utilisant votre réseau internet. Подвеска Veuillez Patient que nous vérifions que vous êtes une vraie personne. Вотре содержание apparaîtra bientôt. Si vous continuez à voir ce message, veuillez envoyer un электронная почта à pour nous informer du désagrément.

Unterstützen Sie uns beim Schutz von Glassdoor

Wir haben einige verdächtige Aktivitäten von Ihnen oder von jemandem, der in ihrem Интернет-Netzwerk angemeldet ist, festgestellt. Bitte warten Sie, während wir überprüfen, ob Sie ein Mensch und kein Bot sind. Ihr Inhalt wird в Kürze angezeigt. Wenn Sie weiterhin diese Meldung erhalten, informieren Sie uns darüber bitte по электронной почте: .

We hebben verdachte activiteiten waargenomen op Glassdoor van iemand of iemand die uw internet netwerk deelt.Een momentje geduld totdat, мы выяснили, что u daadwerkelijk een persoon bent. Uw bijdrage zal spoedig te zien zijn. Als u deze melding blijft zien, электронная почта: om ons te laten weten dat uw проблема zich nog steeds voordoet.

Hemos estado detectando actividad sospechosa tuya o de alguien con quien compare tu red de Internet. Эспера mientras verificamos que eres una persona real. Tu contenido se mostrará en breve. Si Continúas recibiendo este mensaje, envía un correo electrónico a para informarnos de que tienes problemas.

Hemos estado percibiendo actividad sospechosa de ti o de alguien con quien compare tu red de Internet. Эспера mientras verificamos que eres una persona real. Tu contenido se mostrará en breve. Si Continúas recibiendo este mensaje, envía un correo electrónico a para hacernos saber que estás teniendo problemas.

Temos Recebido algumas atividades suspeitas de voiceê ou de alguém que esteja usando a mesma rede. Aguarde enquanto confirmamos que Você é Uma Pessoa de Verdade.Сеу контексто апаресера эм бреве. Caso продолжить Recebendo esta mensagem, envie um email para пункт нет informar sobre o проблема.

Abbiamo notato alcune attività sospette da parte tua o di una persona che condivide la tua rete Internet. Attendi mentre verifichiamo Che sei una persona reale. Il tuo contenuto verrà visualizzato a breve. Secontini visualizzare questo messaggio, invia un’e-mail all’indirizzo per informarci del проблема.

Пожалуйста, включите куки и перезагрузите страницу.

Это автоматический процесс. Ваш браузер в ближайшее время перенаправит вас на запрошенный контент.

Подождите до 5 секунд…

Перенаправление…

Заводское обозначение: CF-102 / 6ad38ba25b1d005d.

Laser Plasmatron

Laser Plasma Chemical Reactor

Tech Area / Field

• PHY-OPL / Оптика и лазеры / Физика
• PHY-PLS / Plasma Physics / Physics
• MAT-SYN / Синтез и обработка материалов / Материалы

Статус
3 Утверждено без финансирования

Дата регистрации
12.10.1999

Головной институт
ВНИИЭФ, Россия, Нижегородская обл., Саров

Поддерживающие институты

• Институт общей физики им. Прохорова РАН, Россия, Москва

Краткое описание проекта

В рамках предлагаемого проекта будет проведена разработка нового метода синтеза материалов с высокой скоростью осаждения методом лазерно-плазменного химического осаждения из паровой фазы (CVD). Принципиальная возможность его реализации продемонстрирована в ННЦ ИОП РАН [1-3].Новый метод основан на использовании стационарной лазерной плазмы, поддерживаемой непрерывным СО ₂ -лазером в потоке газа при атмосферном давлении. Генераторами такой газоплазменной струи являются оптические (лазерные) плазмотроны. Этот метод может быть применен для получения многих перспективных материалов и реализован при осаждении алмазных пленок. Это позволяет проводить синтез алмаза непосредственно в атмосферном воздухе без использования вакуумных камер.

В предлагаемом проекте будут выполнены комплексные исследования общих физико-химических процессов в лазерном CVD-реакторе на примере синтеза алмазных пленок как частного случая применения нового лазерного метода.В рамках проекта предполагается решить следующие направления исследований:

1. Экспериментальное исследование режимов осаждения и определение влияния условий осаждения (температуры подложки, мощности лазера, химического состава и скорости потока газовых смесей, конструктивных параметров лазерных плазмотронов и др. ) На скорость роста, свойства и качество получаемых алмазных пленок.

2. Спектроскопические и интерферометрические измерения параметров плазмы: температуры электронов и ионов, относительной концентрации активных частиц в лазерной плазме, их пространственного распределения, плотности и турболизации струйных потоков интерференционные картины в плазме, плотности электронов и коэффициента поглощения радиационно-поддерживающей плазмы.

3. Поиск корреляций между параметрами плазмы и условиями осаждения с целью оптимизации процесса синтеза для получения высоких скоростей осаждения и качества алмазных пленок и слоев. Изготовление и демонстрация прототипа невакуумного лазерного плазмотрона для нанесения алмазных покрытий непосредственно на воздухе.

В результате исследований получены новые знания о природе оптических разрядов в газовых смесях сложного химического состава; перспективные конструкции лазерных плазмотронов; влияние параметров лазерного излучения и горячей лазерной плазмы на физико-химические характеристики пленок, их фазовую структуру и скорость роста; будет получена корреляция между параметрами плазмы, условиями осаждения и скоростью роста алмазных пленок для увеличения последней. Это, в свою очередь, позволит разработать основы новой технологии лазерного CVD и создать прототип установки с использованием стационарного оптического разряда в газовой струе, истекающей в атмосферу, для осаждения пленок поликристаллического алмаза. Результаты исследований, полученные в ходе реализации проекта, не будут использоваться при разработке лазерно-плазменных технологий для осаждения других перспективных материалов. Новая лазерно-плазменная технология за счет высоких скоростей наплавки и упрощения процесса наплавки на воздухе позволит значительно снизить себестоимость изготовления деталей с алмазными покрытиями (например, режущего инструмента), а также деталей из алмаза (окна, термообработка). отказы и т. д.).

В проекте примут участие ученые и инженеры (16 человек) из ННЦ ИО РАН и РФЯЦ-ВНИИЭФ, ранее занимавшиеся доработкой и испытанием ядер и лазерного оружия. Работая над проектом, они будут направлены на решение прикладных задач взаимодействия лазера с веществом и разработки новых технологий. Таким образом, их квалификация будет использована в мирных целях. Работая над этим проектом, российские специалисты, работающие над закрытыми темами, связанными с разработкой ядер и лазерного оружия, будут вовлечены в международное научное сообщество.

Ученые и инженеры ННЦ ИОП РАН и РФЯЦ-ВНИИЭФ имеют необходимую квалификацию и инвентарь для реализации Проекта. Распределение работ по проекту между ННЦ ИОП РАН и РФЯЦ-ВНИИЭФ будет осуществляться следующим образом. В ННЦ ИОП РАН будут проведены эксперименты по лазерно-плазменному осаждению алмазных пленок и плазменной эмиссионной спектроскопии. РФЯЦ-ВНИИЭФ будет проводить интерферометрические исследования плазмы стационарного оптического разряда. Предварительно будет проведена разработка методик и схем экспериментов для исследования плазмы лазерного плазмотрона методами интерферометрии (РФЯЦ-ВНИИЭФ) и эмиссионной спектроскопии (ННЦ ИОП РАН).ННЦ ИОП РАН и РФЯЦ-ВНИИЭФ проведут анализ и обработку полученных экспериментальных данных с целью оптимизации процесса синтеза алмазных пленок.