Колебания напряжения и тока высокочастотного емкостного разряда между медным электродом, погруженным в электролит и электролитом с понижением давления

УДК 537.525

И. Ш. Абдуллин, Ал. Ф. Гайсин, М. А. Леушка, Аз. Ф. Гайсин, Ф. М. Гайсин

КОЛЕБАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ЕМКОСТНОГО РАЗРЯДА

МЕЖДУ МЕДНЫМ ЭЛЕКТРОДОМ, ПОГРУЖЕННЫМ В ЭЛЕКТРОЛИТ И ЭЛЕКТРОЛИТОМ

С ПОНИЖЕНИЕМ ДАВЛЕНИЯ

Ключевые слова: электролит, струя, частота, плазма, разряд.

Установлена существенная зависимость амплитуды тока и напряжения разряда от формы и структуры ВЧЕР.

Key words: electrolyte, jet, frequency, plasma, discharge.

The significant dependence of discharge current amplitude on high frequency capacitive discharge form and structure is determined.

Введение

В литературе представлены данные как о возможностях использования различных видов разрядов постоянного тока с электролитическими электродами для инактивации болезнетворных микроорганизмов, синтеза нанообъектов, разрушения вредных и токсичных примесей в воде, модифицирования поверхности материалов и изделий. Большое число работ посвящено выяснению физических характеристик плазмы и механизмов протекающих в ней процессов, включая особенности развития разрядов, влияние переноса компонентов контактирующих с плазмой растворов на формирование ее свойств. Имеются данные о спектральном составе излучения разрядов, о концентрации электронов, заселенностях внутренних степеней свободы атомов и молекул в плазме [1-10 и др.].

Целью данной работы является изучение колебаний напряжения и тока высокочастотного емкостного разряда между медным электродом, погруженным в электролит и электролитом.

Экспериментальная установка и методики исследования

Экспериментальная установка и методика исследования приведены в работе [11].

Обсуждение экспериментальных данных

Эксперименты с высокочастотным емкостным разрядом между медным штыревым электродом, погруженным в электролит и электролитом в паровоздушной среде проводились в диапазонеР=103-105Па, и=1000-6000В при 1=13.56 МГц и глубине погружения электролита И=5 мм.

В случае погружения медного штыревого электрода в электролит (рис.1) ВЧЕР имеет следующие особенности. Форма напряжения многоканального высокочастотного емкостного разрядамало отличается от напряжения на холостом ходу.Отличие состоит в том, что происходит срез амплитуды отрицательной полярности и. Это объясняется том, что происходитчастичное

выпрямление напряжения ВЧЕР. Такое явление характерно для разряда переменного тока с частотой 50 Гц. В данном случае размах колебаний тока уменьшается почти в два раза по сравнению с ВЧЕР между медным штыревым электродом и электролитом при атмосферном давлении. Максимумы и минимумы амплитуды основной гармоники тока промодулированы также пульсацией с частотой 40 МГц. Из сравнения осциллограмм И и I рис. 2 и рис. 3 следует, что амплитуда напряжения разряда И=120В при Р=105 Па и амплитуда напряжения разряда и=60 В при Р=105 Па. Понижение давления от Р=105 до 103 Па влияет на характер и амплитуду колебаний И и I (рис.3). При этом ток разряда уменьшается в 1.8 раза.

Рис 1 - Фотография ВЧЕР между медным штыревым электродом, погруженным в электролит и электролитом при _Р=105Па, =5мм и й=5мм

охол

я

1 ауАВавв&йвАуА, 1 Канал

Ёжююяятш

ЫмМЯШИНШ J Пробник 1

ммшшИН

Шат .ЛЛ J Импорт, щдд

V V V V ¡¡ДДу

•_* — 1

Рис. 2 - Осциллограммы напряжения и тока ВЧЕР между медным штыревым электродом и электролитом, погруженным в электролит при ^=105Па, 4,=5мм, А =5 мм, Аи=100 В/см, Л!=16 А/см и развертка Лt= 50ш/см

Рис. 3 - Осциллограммы напряжения и тока ВЧЕР между медным штыревым электродом и электролитом, погруженным в электролит при Р=103Па, ^э=5мм, А=5 мм, Аи=50 В/см, А1=8 А/см и развертка Лt= 50ns/см

Заключение

В работе исследованы особенности колебания напряжения и тока высокочастотного емкостного разряда между медным электродом, погруженным в электролит и электролитомв широком диапазоне давления и напряжения.

Выявлены переход многоканального ВЧЕР в объемный многоканальный емкостный разряд с понижением давления и повышение устойчивости горения разряда.

Литература

1. Гайсин Ф.М., Сон Э.Е. Электрофизические процессы в разрядах с твердыми и жидкими электродами. Изд-во Уральского университета. 1989, 431 с.

2. Гайсин Ф.М., Сон Э.Е. Возникновение и развитие объемного разряда между твердыми и жидкими электродами // Химия плазмы. М.: 1990. Т. 16. С. 120

3. Хлюстова А.В., Сироткин Н.А., Максимов А.М.//Химия высоких энергий, 2010. Т. 44. №1. С. 77

4. Акишев Ю.С., Грушин М.Е., Каральник В.Б., Монич А.Е., Панькин М.В., Трушкин Н.И., Холоденко В.П., Чугунов В.А., Жиркова Н.А., Ирхина И.А., Кобзев Е.Н.//Физика плазмы, 2006, Т.32, №12, С. 1142

5. Анпилов А.М., Бархударов Э.М., Копьёв В.А., Коссый И.А., Силаков В.П. Вхождение атмосферного электрического разряда в воду// Физика плазмы, 2006, Т.32, №11, С.1048

6. Анпилов А.М., Бархударов Э.М., Копьёв В.А., Коссый И.А., Силаков В.П., Тактакишвили М.И., Темчин С.М.//Физика плазмы, 2004, Т.30, №7, С.683

7. Bruggeman P., Christophe L.//J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. V.42. 053001

8. Гайсин Ал.Ф., Насибуллин Р. Т.//Физика плазмы. 2011. Т. 37. С. 959.

9. Гайсин Ал.Ф., Саримов Л.Р.//Физика плазмы. 2011. Т. 37. С. 574.

10. Гайсин Ал. Ф.//Теплофизика высоких температур. 2013. Т. 51. С. 945.

11. Гайсин Ал.Ф., Абдуллин И.Ш., Басыров Р.Ш., Хазие в Р.М., Самитова Г.Т., Шакирова Э.Ф.// Физика плазмы. 2014. Т. 40. С. 1095.

© И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, abdullin_i@kstu.ru; Ал. Ф. Гайсин - доц. каф. «Технической физики» КНИТУ им. А.Н. Туполева, almaz87@mail.ru; М. А. Леушка - асп. той же кафедры, maleushka@kai.ru; Аз. Ф. Гайсин - проф. той же кафедры, AFGaysin@kai.ru; Ф. М. Гайсин - проф., зав. каф. «Технической физики» КНИТУ им. А.Н. Туполева, tf@kai.ru.

© 1 Sh. Abdullin, professor, head of the Department "Plasma chemical and nanotechnologies of high-molecular materials", KNRTUabdullin_i@kstu.ru; Al. F. Gaisin, associate professor, associate professor the Department of Applied Physics Tupolev KNRTU, almaz87@mail.ru; M. A. Leushka, postgraduate the same Department, maleushka@kai.ru; Az. F. Gaisin, рrofessor the same Department, AFGaysin@kai.ru; F. M. Gaisin, рrofessor, head of the Department of Applied Physics Tupolev KNRTU, tf@kai.ru.