📄Работа №186158
Тема: ПАРАМЕТРЫ ПЛАЗМЫ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО НАНОСЕКУНДНОГО РАЗРЯДА, РЕАЛИЗУЕМОГО В ПЛОТНОЙ ГАЗОВОЙ СРЕДЕ В УСЛОВИЯХ СИЛЬНО НЕОДНОРОДНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Характеристики работы
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
Электротехника
Объем:
43 листов
Год:
2025
Просмотров:
75
4300
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Литературный обзор 4
1.1 Плазма. Способы формирования плазмы 4
1.1.2. Модели равновесия плазмы 6
1.1.3 Равновесная плазма 7
1.1.4 Локально термическое равновесие (ЛТР) 8
1.1.5 Частичное локальное термическое равновесие (ЧЛТР) 9
1.1.6 Корональная модель (МКР) 9
1.1.7 Столкновительно - радиационная модель (СРМ) 10
1.2 Импульсный объемный разряд. Способы формирования 10
1.3 Особенности пробоя при воздействии импульсного напряжения 12
1.3.1 Механизмы появления первичных электронов 13
1.4 Методы диагностики плазмы 14
1.4.2 Молекулярный спектр. Энергетические переходы 16
1.5 Распределение молекул по уровням 17
1.5.1 Больцмановские ансамбли 17
1.5.2 Распределение молекул по колебательным уровням 18
2. Экспериментальная установка 20
3. Экспериментальные результаты и их обсуждение 23
3.1 Динамика развития разряда 23
3.2 Измерение тока и напряжения подающего импульса. Спектральная время -
разрешенная диагностика 24
3.3 Вычисление общего энерговклада в плазму 26
3.4 Определение вращательной температуры в плазме 28
3.5 Моделирование распределения потенциала и напряженности электрического поля в
газоразрядном промежутке 31
3.6 Метод относительных интенсивностей для оценки напряженности электрического
поля в плазме 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 38
1. Литературный обзор 4
1.1 Плазма. Способы формирования плазмы 4
1.1.2. Модели равновесия плазмы 6
1.1.3 Равновесная плазма 7
1.1.4 Локально термическое равновесие (ЛТР) 8
1.1.5 Частичное локальное термическое равновесие (ЧЛТР) 9
1.1.6 Корональная модель (МКР) 9
1.1.7 Столкновительно - радиационная модель (СРМ) 10
1.2 Импульсный объемный разряд. Способы формирования 10
1.3 Особенности пробоя при воздействии импульсного напряжения 12
1.3.1 Механизмы появления первичных электронов 13
1.4 Методы диагностики плазмы 14
1.4.2 Молекулярный спектр. Энергетические переходы 16
1.5 Распределение молекул по уровням 17
1.5.1 Больцмановские ансамбли 17
1.5.2 Распределение молекул по колебательным уровням 18
2. Экспериментальная установка 20
3. Экспериментальные результаты и их обсуждение 23
3.1 Динамика развития разряда 23
3.2 Измерение тока и напряжения подающего импульса. Спектральная время -
разрешенная диагностика 24
3.3 Вычисление общего энерговклада в плазму 26
3.4 Определение вращательной температуры в плазме 28
3.5 Моделирование распределения потенциала и напряженности электрического поля в
газоразрядном промежутке 31
3.6 Метод относительных интенсивностей для оценки напряженности электрического
поля в плазме 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 38
📖 Введение
Атмосферная низкотемпературная плазма (АНТП) является уникальным инструментом для воздействия на объекты живой и неживой природы [1]. Так, в работе [2] проводились исследования, целью которых была возможность применения плазмы для стерилизации в медицине. В [3] говорится о возможном применении для высокоточного удаления нежелательных тканей и очистке разложившегося материала в зубных полостях перед пломбированием. Применение низкотемпературной плазмы в биомедицине является крупным направлением в исследовательских работах. Также, НТП активно применяется в химии, электротехнике, гидродинамике и т.д. В микроэлектронике плазма применяется для осаждения или других типов модификации материалов с нанометровым разрешением [4]. Возрастает интерес не только со стороны научных исследователей, но и в бизнес-индустрии [5].
Одним из способов формирования АНТП является наносекундный разряд в газах. Особое внимание направлено на изучение процесса формирования наносекундного разряда в условиях неоднородного распределения напряженности электрического поля в межэлектродном промежутке, обеспечивающем высокое перенапряжение. В таких условиях удаётся зажечь разряд в диффузной (объёмной) форме при атмосферном давлении атомарных и молекулярных газов без применения сторонних источников ионизирующего излучения (УФ излучение, пучок электронов) для предварительной ионизации газа. Области применения наносекундного разряда самые разнообразные: очистка выхлопных газов и сточных вод; дезинфекция, дезинсекция и повышение всхожести семенного материала в сельском хозяйстве; активация, модификация и очистка поверхности металлов, полупроводников и диэлектриков; конверсия метана, углекислого газа и многое другое. Такое разнообразие вариантов применения обусловлено образованием в плазме различных химически активных частиц (атомов и молекул газа). Для того, чтобы научиться управлять параметрами и свойствами плазмы в разных газах и условиях необходимо изучить процессы, происходящие в ней. В рамках настоящего исследования планируется изучить динамику формирования плазмы наносекундного разряда с применением стрик-камеры и ICCD-камеры. Так, например, в работах [6], [7] стрик-камера применялась для отслеживания динамики формирования плазмы. Также, планируется измерить её параметры оптическими и спектральными методами диагностики. Развитие стримерной и искровой фазы разряда будет исследоваться с помощью время-разрешённых оптических, а также спектральных методов [8-9].
Одним из способов формирования АНТП является наносекундный разряд в газах. Особое внимание направлено на изучение процесса формирования наносекундного разряда в условиях неоднородного распределения напряженности электрического поля в межэлектродном промежутке, обеспечивающем высокое перенапряжение. В таких условиях удаётся зажечь разряд в диффузной (объёмной) форме при атмосферном давлении атомарных и молекулярных газов без применения сторонних источников ионизирующего излучения (УФ излучение, пучок электронов) для предварительной ионизации газа. Области применения наносекундного разряда самые разнообразные: очистка выхлопных газов и сточных вод; дезинфекция, дезинсекция и повышение всхожести семенного материала в сельском хозяйстве; активация, модификация и очистка поверхности металлов, полупроводников и диэлектриков; конверсия метана, углекислого газа и многое другое. Такое разнообразие вариантов применения обусловлено образованием в плазме различных химически активных частиц (атомов и молекул газа). Для того, чтобы научиться управлять параметрами и свойствами плазмы в разных газах и условиях необходимо изучить процессы, происходящие в ней. В рамках настоящего исследования планируется изучить динамику формирования плазмы наносекундного разряда с применением стрик-камеры и ICCD-камеры. Так, например, в работах [6], [7] стрик-камера применялась для отслеживания динамики формирования плазмы. Также, планируется измерить её параметры оптическими и спектральными методами диагностики. Развитие стримерной и искровой фазы разряда будет исследоваться с помощью время-разрешённых оптических, а также спектральных методов [8-9].
✅ Заключение
Была подробно исследована динамика формирования плазмы наносекундного разряда, в которой ключевыми этапами являются переход электронной лавины в стример, формирование диффузного разряда, лидерная стадия и переход в искру. Съёмка и обработка полученных изображений осуществлялись при помощи сверхвысокоскоростной ICCD - камеры. Были проведены измерения напряжения и тока на разрядном промежутке, на основе чего были произведены оценки энерговклада в плазму, а, кроме того, получен спектр излучения плазмы с применением ультраскоростной стрик-камеры, оснащённой спектрометром. В ходе эксперимента были получены спектры излучения серий молекулярного азота, а также отдельных линий ионов и атомов кислорода и азота.
Были изучены методы диагностики плазмы контактными и бесконтактными методами. По спектру второй положительной молекулярной серии азота определены вращательные температуры и их распределение в промежутке со временем. Основными механизмами нагрева являлись акты электронно-ионной рекомбинации, а также тушением электронно-возбужденных молекул азота кислородом. Также, было определено распределение напряженности поля в геометрии «острие - острие», а также, с использованием спектроскопических методов в поле плазмы. Определено место встречи стримеров, в котором поле возрастает из-за суперпозиции полей, индуцируемых стримерами». В будущих экспериментах планируется изучение влияния давления и концентрации газовых смесей на энерговклад, затрачиваемый на нагревание плазмы.
Изучение параметров плазмы высоковольтного наносекундного разряда является важной задачей, решая которую, можно получить результаты во многих научных отраслях, промышленных и медицинских применениях. Интерес вызывает изучение кинетики образования в процессе генерации плазмы химически активных частиц, применяемых в дальнейшем для лечения раковых заболеваний, модификации свойств поверхностей и множества других задач.
Были изучены методы диагностики плазмы контактными и бесконтактными методами. По спектру второй положительной молекулярной серии азота определены вращательные температуры и их распределение в промежутке со временем. Основными механизмами нагрева являлись акты электронно-ионной рекомбинации, а также тушением электронно-возбужденных молекул азота кислородом. Также, было определено распределение напряженности поля в геометрии «острие - острие», а также, с использованием спектроскопических методов в поле плазмы. Определено место встречи стримеров, в котором поле возрастает из-за суперпозиции полей, индуцируемых стримерами». В будущих экспериментах планируется изучение влияния давления и концентрации газовых смесей на энерговклад, затрачиваемый на нагревание плазмы.
Изучение параметров плазмы высоковольтного наносекундного разряда является важной задачей, решая которую, можно получить результаты во многих научных отраслях, промышленных и медицинских применениях. Интерес вызывает изучение кинетики образования в процессе генерации плазмы химически активных частиц, применяемых в дальнейшем для лечения раковых заболеваний, модификации свойств поверхностей и множества других задач.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.