Навигация
Электрические исследования
39405
знаков
0
таблиц
16
изображений
2.4 Электрические исследования
Как доказать, что реактивный поток несет некоторый заряд (нагрузку)? Это значит, как измерить его ток? Каждое измерение вблизи реактивного потока влияло бы на распространение электрического поля и скорости газа в сторону их увеличения. Решение проблемы – это измерение разности токов, протекающих от источника и к источнику. На рисунке 2.10 представлены некоторые результаты.
Рисунок 2.10 - электрические токи реактивного потока(серая кривая-разность токов, черная кривая-напряжение источника) и ICCD фотографии, синхронизированные с текущей разностью потенциалов
Здесь была измерена и синхронизированна разность токов (серая кривая) были сделаны ICCD-фотографии (отдельные снимки со временем задержки 100 нсек). Кривая содержит синусоидальные реактивные токи, состоящие в суперпозиции с одним или несколькими текущими максимумами, в зависимости от рассматриваемой плазмы. На текущей кривой отмечены токи, зафиксированные при спуске затвора ICCD-камеры.
Участку от пункта 1 до пункта 2 на рисунке 2.10 соответствует отрезок времени 1мсек, а между пунктами 2 и 3 лишь 0,5 мсек. Это означает, что скорость «пули» не постоянна на ее пути от источника. Близко от выхода скорость будет намного меньше (приблизительно 3 км/сек), чем в удалении от него (приблизительно 70 км/сек).
Положение и величина плазменной «пули» очень ясно характеризуют разность токов. Если «пуля» располагается очень близко к выходу, то у нее будет относительно большой размер, вследствие чего поток повышается. Если она далеко от выхода и намного меньше, то поток понижается.
В большинстве случаев текущий сигнал имеет различные максимумы (пики), но только один максимум (пик) соответствует «пуле» вне трубы. Существуют различные способы (по различным пиковым значениям поданного напряжения), при которых может быть сохранен устойчивый реактивный поток. Эти способы различаются по оптическому представлению реактивного потока. Например, существует способ, при котором может быть сохранен только реактивный поток, без плазмы между электродами. В этом случае может быть измерен только один максимум (пик) тока в разности токов, вследствие чего потребление мощности реактивного потока будет значительно уменьшено.
2.5 Реактивный поток в атмосфере гелия
Если реактивный поток действительно чисто реактивное явление, то в атмосфере гелия оно должно происходить без всякого движения газа. Для того, чтобы проверить это, выход APPJ-источника был помещен в запечатанную коробку, изготовленную из пластика. В таком случае вся система была изолирована и заполнена гелием до атмосферного давления. После того, как давление достигло атмосферного, газовый поток был остановлен и включены электроды. Результат опыта представлен на рисунке 2.11.
Рисунок 2.11 - APPJ в атмосфере гелия
Это стандартная (перевернутая) фотография, взятая со временем задержки 1 сек. В настоящее время такое явление стабильно в течении лишь нескольких секунд, причиной чему служит плохая изоляция в системе, что приводит к загрязнению атмосферы гелия молекулярными газами из окружающего воздуха.
Итак, реактивный поток действительно является чисто электрическим явлением, которое происходит при начальных состояниях потока в чистой атмосфере гелия.
Как и ожидалось, здесь будет присутствовать только тонкая красноватая линия, всегда наблюдаемая в центре реактивного потока в воздухе. Но это не факт. Близко от выхода распространения потока при открытой освещаемой зоне на расстоянии нескольких сантиметров от нее может быть замечена красная линия, неподалеку от стенки, в направлении которой распространяется реактивный поток.
Другой интересный факт – регулировка реактивного потока при помощи магнитных или электрических полей. Как оказалось, реактивный поток вносит заряд на стенки диэлектрика. Если этого избегают, охватывая стенку металлической лентой, то реактивный поток становится более тонким и более устойчивым. В противном случае реактивный поток имеет тенденцию «танцевать», если поданное напряжение становится высоким, что означает, что его конец спрыгивает с одной точки на другую, предпочитая углы коробки.
2.6 APPJ для смещения
В сотрудничестве с компанией JE PlasmaConsult, fmt был развит новый вид APPJ, который соответствует более сложным поверхностным обработкам, подобно смещению тонких пленок. Цель исследований заключается в том, чтобы примешать мономеры к переносимой смеси (He, Ar или N2), не выпуская реактивную длину, это означает не слишком сокращая глубину отдаленной зоны. Кроме того, нужно избежать смещения самого источника. Эта новая концепция спроектирована на рисунке 2.12.
Рисунок 2.12 - новая коцепция «трубка в трубке»
Хитрость состоит в том, чтобы разделить мономер и переносимую смесь, и в максимально возможной степени уменьшить смешивание обоих газов в отдаленной зоне. Лучшее условие для этого состоит в том, чтобы гарантировать ламинарный отток с равными скоростями обоих газов. Если это достигнуто, то никакие процессы внутри трубок невозможны и смешивание обоих газов происходит в непосредственной близости от поверхности цели.
Сейчас эта концепция работает с He, Ar и N2 как с переносимыми газами. Однако чтобы работать с N2, должны быть проведены некоторые усовершенствования из-за времени жизни газа, изолированного в гранях электрода, не достаточно устойчивых в настоящее время.
Для распространения зоны обработки эта система была присоединена к мультиреактивному источнику, изображенному на рисунке 2.13.
Рисунок 2.13 - мультиреактивный источник
Он состоит из 14 реактивных источников,собранных воедино по принципу «трубка в трубке», и потребляет мощность 60 Вт.
Заключение
Решенные со временем исследования доказали, что кГц-диапазон APPJ-формирования приводит к ограниченной плазменной эмиссии «пули». В соответствии с нашими знаниями это явление было впервые описано в нашей работе. В заключение вот по крайней мере два основных вывода:
1). APPJ-динамика допускает детальное изучение взаимодействия возбужденного первичного газа типа гелия или аргона с молекулярным газом процесса. Она может быть представлена как функция времени и координаты, которая поможет нам шагнуть по пути к лучшему пониманию большого объема материала по разгрузке жара (температуры) атмосферного давления (APGD) с существенной долей молекулярных газов.
2). Периодическое формирование плазменной «пули» позволяет проводить гораздо более точную поверхностную модификацию или смещение тонкой пленки, просто считая количество «пуль», взаимодействующих с данным основанием (подложкой).
Список использованных источников
1.Плазменные ускорители. Под общей редакцией акад.Л.А.Арцимовича, -М.: Машиностроение, 1972. -312с.
Барвинок В.А., Богданович В.И. Физические основы и математическое моделирование процессов вакуумного ионно-плазменного напыления:Монография. - М.: Машиностроение, 1999.-309с.
2.Богданович В.И., Дородное A.M. Некоторые применения плазменных ускорителей в технологии // В кн.: Прогрессивные методы сварки инанесение покрытий в ПЛА. Сб.науч.трудов- Куйбышев: КуАИ, 1987. -С.11-16.
3.Богданович В.И., Барвинок В.А. и др. Основные закономерности получения вакуумных покрытий // Ракетно-космическая техника. - М.: ЦНТИ"Поиск", 1985. -Сер.8. -Вып. 1. -С.21-26.
4.Богданович В.И., Барвинок В.А. Основы управления технологическим процессом нанесения покрытий в вакууме // В кн.: Прогрессивные методы в технологии производства двигателей ЛА: Труды КуАИ - Куйбышев: КуАИ, 1984.-С.76-84.
5.Барвинок В.А., Богданович В.И., Митин Б.С. и др. Закономерностиформирования покрытий в вакууме // Физика и химия обработки материалов, 1986. - №5. - С.92-97.
6.Барвинок В.А., Богданович В.И., Козлов Г.М. Определение остаточных напряжений в многослойных кольцах // Изв. ВУЗ: Машиностроение,1980.-№4-С.31-35.
7.Барвинок В.А., Богданович В.И. Расчет остаточных напряжений впокрытиях с учетом наращивания слоев // Физика и химия обработки материалов-АН СССР, 1981.-№4. -С.95-101.
8.П.Богданович В.И., Барвинок В.А., Козлов Г.М. и др. Исследование износостойкости покрытий плазменного вакуумного напыления // Ракетно-космическая техника. - М.: ЦНТИ "Поиск", 1985. -Сер.8. -Вып.1. - С.11-16.
9.Богданович В.И., Корнилов В.Б., Касперов В.Ф., Плотников А.Н.Исследование механизма возникновения отслаивающих напряжений в покрытиях // Вопросы специальной радиоэлектроники. Сер. Теория и техникаантенн, 1990. -Вып.2(45).-С.57-61.
10.Богданович В.И. Кинетика гетерогенного плазмохимического синтеза нитридных покрытий // “Проблемы машиностроения и автоматизации”,1999.-№1.-С.65-71.
11. Time and spatially resolved studies of an kHz-excited atmospheric pressure plasma jet for industrial applications
Похожие работы
... классификация многослойных покрытий, наносимых на инструментальный материал, приведена в табл.4. Таблица 4 Классификация многослойных покрытий для режущего инструмента. Многослойные Одноэлементные Многоэлементные Многокомпонентные Композиционные На основе Соединения одного Тугоплавкого металла Пример: ...
... - дальнейшее развитие, совершенствование и разработка новых технологических методов обработки заготовок деталей машин, применение новых конструкционных материалов и повышение качества обработки деталей машин. Наряду с обработкой резанием применяют методы обработки пластическим деформированием, с использованием химической, электрической, световой, лучевой и других видов энергии. Классификация ...
... натекатель плавно впускают атмосферный воздух. Выравнивание давлений внутри и вне колпака даёт возможность поднять его и начать следующий цикл обработки. Процесс термического вакуумного напыления характеризуется температурой на испарителе t°ис, давлением воздуха в рабочей камере P0, температурой нагрева подложек t°п. Температура нагрева вещества в испарителе (t°ис) должна обеспечивать достаточно ...
... стерилизация инструментов с тонкими и острыми рабочими частями позволяет уменьшить их износ и сохранить работоспособность на более длительный срок по сравнению с инструментами, стерилизуемыми в автоклавах. Плазменный стерилизатор эффективен для стерилизации изделий, состоящих из соединенных между собой частей из разнородных по физико-химическим характеристикам материалов, например, шприцов, ...
0 комментариев