Плазменные струи капиллярного разряда – это струи, которые создаются большим током, который проходит через газ с низкой плотностью в так называемой капиллярной камере. Газ ионизируется и превращается в плазму, смесь электронов и положительно заряженных ионов.
Когда плазма расширяется в капиллярной камере из-за нагрева энергии дуги, плазма выбрасывается из капиллярного сопла, образуя плазменную струю.
На этой неделе в журнале Review of Scientific Instruments от AIP Publishing изучается, как размеры капилляра, производящего плазму, влияют на длину струи. Исследователи из Университета науки и технологий Хуачжун обнаружили, что они могут получить самую длинную плазменную струю, изменив размеры, чтобы максимизировать плотность энергии внутри капиллярной камеры.
«Экспериментальные результаты показывают, что наибольшая длина плазменной струи может быть получена путем корректировки геометрических факторов», – сказал Цзяминг Сюн из Университета науки и технологий Хуачжун и один из авторов. «Капиллярные плазменные струи имеют широкий спектр применения, и длина плазменной струи является важным характеристическим параметром."
Предыдущие исследования в этой области были сосредоточены на формировании плазменной струи и численном моделировании плазмы капиллярного разряда, но лишь немногие исследователи изучали, как структура капилляра влияет на размер плазменной струи.
Сюн и группа исследователей создали капиллярную плазменную струю при нормальном атмосферном давлении с камерой, чтобы сфотографировать длину плазменной струи. Капиллярная система состоит из штыревого электрода для отрицательно заряженной катодной стороны устройства подачи тока и пластинчатого электрода для положительно заряженного анода.
Изолирующая стенка окружает катод, создавая камеру, в которой газ ионизируется при подаче импульса запуска.
Плазма выбрасывается через коническое сопло внутри анода капиллярной камеры. Варьируя длину капиллярной камеры, диаметр катода и длину кончика катода, исследователи определили наилучшие пропорции для создания самой длинной струи.
Исследование предполагает, что размеры, обеспечивающие наибольшую плотность энергии внутри камеры, позволят получить самую длинную плазменную струю.
По мере увеличения длины капилляра энергия, вкладываемая в канал дуги, также увеличивается, но только до точки. Таким образом, существует оптимальная длина камеры для максимизации плотности энергии в капиллярной камере.
Кроме того, они показали, что увеличение диаметра катода и длины острия катода укорачивает плазменную струю, поскольку эти изменения уменьшают энергию, выделяемую в канале дуги.
В своем следующем исследовании исследователи будут использовать комбинации различных схем импульсного разряда и энергии разряда, чтобы увидеть, как эти факторы влияют на длину плазменной струи.