Оптимизация волноводной структуры реактора с плазмой, поддерживаемой мощным микроволновым излучением гиротрона на частоте 24 ГГц

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведено численное моделирование электромагнитных полей в волноводном плазмотроне, в котором СВЧ-нагрев плазмы осуществляется непрерывным излучением технологического гиротрона с частотой 24 ГГц и мощностью до 5 кВт. Показано, что уменьшение выходного диаметра плазмотрона позволяет более чем вдвое увеличить амплитуду электрического поля, но при уменьшении диаметра до 8 мм значительно возрастает коэффициент отражения, что приводит к попаданию отраженного излучения в гиротрон. Показано, что учет частоты столкновений, соответствующей реальным параметрам разряда атмосферного давления, приводит к уменьшению коэффициента отражения более чем в 10. Экспериментально подтверждено, что при уменьшении выходного диаметра плазмотрона диапазон параметров поддержания разряда существенно расширяется, а коэффициент поглощения превышает 80%.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. А. Мансфельд

Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: mda1981@ipfran.ru
Россия, ул. Ульянова, 46, Нижний Новгород, 603950

Н. В. Чекмарев

Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН

Email: mda1981@ipfran.ru
Россия, ул. Ульянова, 46, Нижний Новгород, 603950

С. В. Синцов

Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН

Email: mda1981@ipfran.ru
Россия, ул. Ульянова, 46, Нижний Новгород, 603950

А. В. Водопьянов

Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН

Email: mda1981@ipfran.ru
Россия, ул. Ульянова, 46, Нижний Новгород, 603950

Список литературы

  1. Sabchevski S., Glyavin, M., Mitsudo S. et al. // J. Infrared, Millimeter, Terahertz Waves. 2021. V. 42. P. 715. https://doi.org/10.1007/s10762-021-00804-8
  2. Egorov S.V., Eremeev A.G., Kholoptsev V.V. et al. // Rev. Sci. Instruments. 2022. V. 93. № 6. https://doi.org/10.1063/5.0093341
  3. Bogdashov A.A., Fokin A.P., Glyavin M.Yu. et al. // J. Infrared, Millimeter, Terahertz Waves. 2020. V. 41. P. 164. https://doi.org/10.1007/s10762-019-00655-4
  4. Мансфельд Д.А., Водопьянов А.В., Синцов С.В. и др. // Письма в ЖТФ. 2023. Т. 49. № 1. C. 39. https://doi.org/ 10.21883/PJTF.2023.01.54057.19384
  5. Мансфельд Д.А. // Тез. докл. конф. “Физика низкотемпературной плазмы”. Казань, 5–9.06.2023. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2023. С. 56.
  6. Raizer Yu.P. Gas Discharge Physics. New York: Springer, 1991.
  7. Yukikazu Itikawa // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2002. V. 31. P. 749. https://doi.org/10.1063/1.1481879

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема волноводного СВЧ-плазмотрона (а) и фотография разряда (б).

Скачать (48KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Модель СВЧ-плазмотрона в среде CST Microwave Studio.

Скачать (92KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение среднеквадратичного значения напряженности электрического поля в плазмотроне в логарифмическом масштабе при диаметре выходного отверстия 10 (a) и 6 мм (б) и вдоль оси плазмотрона в линейном масштабе (в) для выходного отверстия диаметром 6 (1) и 10 мм (2). Цветовая шкала в логарифмическом масштабе.

Скачать (162KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость коэффициента отражения от диаметра выходного отверстия плазмотрона.

Скачать (46KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость максимального значения напряженности электрического поля на оси плазмотрона от диаметра выходного отверстия плазмотрона при мощности источника 1 Вт.

Скачать (51KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Распределение среднеквадратичного значения напряженности электрического поля в плазмотроне при диаметре выходного отверстия 8 мм без плазмы (a), с плазменным цилиндром (черный контур) c концентрацией электронов ne = 6 × 1012 см−3 (б) и при частоте столкновений νc = 1012 c−1 (в).

Скачать (151KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Сравнение коэффициента отражения R (%) в модели плазмотрона без плазмы, с плазменным цилиндром, при ne = 6 × 1012 см−3 без учета столкновений и со столкновительной плазмой (νc = 1012 c−1) при разных значениях диаметра выходного отверстия плазмотрона: d = 6 (1), 7 (2), 8 (3) и 10 мм (4).

Скачать (114KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость коэффициента отражения R (1) и коэффициента прохождения T (2) от концентрации бесстолкновительной плазмы.

Скачать (69KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».