• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Fysik
    Forskare experimenterar med geometriska faktorer för att maximera plasmastrålens längd

    Ett diagram över kapillärens mekaniska struktur. Kredit:Li/Xiong/Cheng/Peng/Pan

    Plasmaskott, kallas plasmastrålar, har många användningsområden, allt från utveckling av effektivare motorer, som en dag kunde skicka rymdfarkoster till Mars, för industriell användning som sprutning av nanomaterialbeläggningar på 3D-objekt.

    Kapillärurladdningsplasmastrålar är de som skapas av en stor ström som passerar genom en gas med låg densitet i det som kallas en kapillärkammare. Gasen joniserar och förvandlas till plasma, en blandning av elektroner och positivt laddade joner. När plasma expanderar i kapillärkammaren på grund av ljusbågsenergiuppvärmning, plasma matas ut från kapillärmunstycket som bildar plasmastrålen.

    Denna vecka i Granskning av vetenskapliga instrument , en ny studie undersöker hur dimensionerna hos kapillären som producerar plasma påverkar jetens längd. Forskare vid Huazhong University of Science and Technology fann att de kunde uppnå den längsta plasmastrålen genom att ändra dimensionerna för att maximera energitätheten i kapillärkammaren.

    "Experimentella resultat visar att den längsta plasmastrålelängden kan erhållas genom att justera de geometriska faktorerna, "sa Jiaming Xiong, från Huazhong University of Science and Technology och en av författarna. "Kapillära plasmastrålar har ett brett användningsområde och plasmastrålens längd är en viktig karakteristisk parameter."

    Ett foto av plasmastrålen som genereras av kapillärurladdningen. Kredit:Li/Xiong/Cheng/Peng/Pan

    Tidigare studier inom detta område har fokuserat på bildandet av plasmastrålen och numeriska simuleringar av kapillärurladdningsplasma, men få forskare har tittat på hur kapillärens struktur påverkar plasmastrålens storlek.

    Xiong och gruppen forskare satte upp sin kapillärplasmastråle under normalt atmosfärstryck med en kamera för att fotografera plasmastrålens längd. Kapillarsystemet består av en stiftelektrod för den negativt laddade katodsidan av strömförsörjningsanordningen, och en plattelektrod för den positivt laddade anoden. En isolerande vägg omger katoden, skapa en kammare där gasen joniserar när de applicerar en triggerpuls.

    Plasman matas ut genom ett konformat munstycke inuti kapillärkammarens anod. Genom att variera kapillärkammarens längd, katodens diameter och katodspetsens längd, forskarna bestämde de bästa proportionerna för att generera den längsta jetplanen.

    Studien tyder på att de dimensioner som ger den största energitätheten inuti kammaren ger den längsta plasmastrålen. När längden på kapillären ökar, energin som avsätts i bågkanalen ökar också, men bara upp till en punkt. Således, det finns en optimal kammarlängd för att maximera energitätheten i kapillärkammaren.

    Dessutom, de visade att ökning av katoddiametern och katodspetslängden förkortar plasmastrålen, eftersom dessa förändringar minskar energin som avsätts i bågkanalen. I deras nästa studie, forskarna kommer att använda kombinationer av olika pulsurladdningskretsar och urladdningsenergier för att se hur dessa faktorer påverkar plasmastrålens längd.

    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com