Дослідження імпульсного наносекундного розряду з алюмінієвими електродами у воді

 

РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД РОБІТ ПРИСВЯЧЕНИХ ДОСЛІДЖЕННЮ ІМПУЛЬСНОГО НАНОСЕКУНДНОГО РОЗРЯДУ У ВОДІ

1.1. Імпульсний розряд у воді

1.2. Кінетика наносекундного розряду в дистильованій воді

1.3. Пролонгована мікробна стійкість води, обробленої імпульсними електричними розрядами

1.4. Утворення наночастинок оксиду цинку в електричних розрядах у воді

1.5. Морфологія й структура часток оксиду цинку, одержаних електророзрядним способом

РОЗДІЛ 2. МЕТОДИКА ТА ТЕХНІКА ЕКСПЕРИМЕНТУ

2.1. Загальна характеристики схеми експерименту 

2.2. Будова розрядної комірки

2.3. Контрольний експеримент

РОЗДІЛ 3. РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

3.1. Оптичні та електричні характеристики 

3.2. Ідентифікація спектрів випромінювання

ВИСНОВКИ

ЛІТЕРАТУРА

 

 

Явище імпульсного електричного пробою рідин останнім часом викликає зростаючий інтерес фахівців у зв'язку з бурхливим розвитком високовольтної імпульсної техніки. Високовольтні мікро- і наносекундні імпульси знаходять широке застосування в експериментальній фізиці, електророзрядних технологіях, фізиці діелектриків, радіолокації, високошвидкісний фотографії та ін. В останні десятиліття на стику енергетики і фізики сформувався новий напрям у науці і техніці - потужна імпульсна енергетика (Pulsed Power).

В експериментах по надшвидкому нагріванню плазми, в лазерній та прискорювальній техніці і в ряді інших випадків необхідні джерела великих імпульсних струмів (105 ÷ 106 А) і високих напруг з наносекундними фронтами. У таких генераторах спочатку формується імпульс високої напруги без високих вимог до форми з подальшим перетворенням його за допомогою малоіндуктівних накопичувачів і розрядників. Винятково високі значення параметрів генеруючих імпульсів пред'являють ряд жорстких вимог до ізолюючого середовища в накопичувачі і комутаторі та компонуванні цих елементів у реальній схемі. 

Початок інтенсивного розвитку високовольтної імпульсної техніки і зародження Pulsed Power збіглися з розгортанням робіт з використання енергії високовольтного іскрового розряду в промислових технологіях. При використанні іскри в якості «робочого інструмента» розвиток розряду в рідині є першою стадією складного технологічного процесу, а сама рідина грає роль як ізоляції, так і робочого середовища. При цьому характеристики імпульсного розряду впливають на закономірності енерговиділення в іскровому каналі і, в кінцевому підсумку, на процес формування різного роду імпульсних збурень (гідродинамічних, термічних, акустичних, світлових тощо), які використовуються в різних технологіях . В цей же час став істотно зростати інтерес до пробою рідин під дією грозових імпульсів і, особливо, внутрішніх перенапруг, що виникають у зв'язку з підвищенням класу робочих напруг ЛЕП і підстанцій. Стан знань про електричний пробій рідин не відповідає цьому зростаючому інтересу і все більш жорстким вимогам, що ставляться до ізоляційних конструкцій з рідкими діелектриками. У літературі як рівнозначні розглядалися близько 20 різних моделей пробою рідин, що відображає відсутність достовірних експериментальних даних про закономірності розвитку цього типу розряду і їх залежності від властивостей рідини та умов пробою.

З урахуванням перспективності застосування нанорозмірних структур становить інтерес розробка методів контрольованого синтезу для створення структур із заданими властивостями. У цей час найбільше поширення одержали методи, засновані на хімічному осадженні пари, молекулярної епітаксії, осадженні з газової фази при термічному, лазерному або магнетронному розпиленні, метод формування нанорозмірних часток у результаті розпорошення матеріалу електродів при електричних розрядах у рідині.

Таким чином, актуальним є дослідження імпульсного наносекундного розряду з алюмінієвими електродами у воді.  

Метою роботи було дослідження умов і характеристик запалювання імпульсного наносекундного разряду з алюмінієвими електродами у воді та можливості спектроскопічної діагностики утвореної плазми.

Завданням роботи було:

• вивчення стану питання з дослідження імпульсного наносекундного розряду з металевими електродами у воді;
• спроектувати розрядну комірку з алюмінієвими електродами, а також блок схему установки; прийняти участь у створенні розрядного модуля;
• освоїти експериментальну методику досліджень імпульсного наносекундного розряду у воді;
• дослідити спектральні характеристики з наносекундного розряду у воді;
• дослідити часові характеристики, струм, напругу і випромінювання розряду у воді.

 

 

Висока напруженість електричного поля у воді (Е ~ 105 В/см і вище) можливо створювати тільки в імпульсному режимі при тривалості імпульсів напруги, порядку мікросекунд , що подається на електроди які занурені у воду. При цьому нагрівання води може бути незначним навіть при високій електропровідності води.

Напруженість електричного поля може впливати на кластерну структуру води. Змінюючи напруженість, тривалість імпульсів і частоту їхнього проходження, можна домогтися бажаної кластерної структури, і, тим самим, змінити рух через структуру води іонів розчинених солей у воді. Під дією гравітаційних або штучно створених відцентрових сил можна домогтися розшарування води з різними концентраціями іонів, тобто реалізацію процесу знесолення.

Висока напруженість електричного поля у воді може погано впливати на мікроорганізми, що є у воді. Живі клітини мають мембрану, що не проводить електричний струм. У мембрані є прозорі канали для іонів натрію, кальцію й інших елементів. У цих каналах при високій і середній напруженості електричного поля будуть відбуватися електричні розряди, що викликають мікровибухи в мембрані, тобто загибель живих клітинних організмів. Це значить, що буде відбуватися знезараження води.

Якщо у воді різко створити сильно неоднорідне імпульсне електричне поле, то в області, що безпосередньо пов'язана з електродом і з малим радіусом кривизни (вістря або провід), виникне