ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ В ПОЛЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА

February 12, 2013 by admin Комментировать »

Ефимов Б. П., Хорунжий М. О., Кулешов А. Н. Институт радиофизики и электроники НАН Украины ул. акад. Проскуры, 12., г. Харьков, 61085, Украина тел.: 38(057) 7-203-570, факс: 38(057) 3-152-105 e-mail: jean@ire. kharkov. ua

Аннотация – Приведены результаты исследований влияния магнитного поля на излучательные свойства слабых электролитов в поле электрического разряда. Описаны экспериментальный макет, электрические режимы воздействия на водную среду, приведены временные реализации разрядных процессов, обсуждены полученные результаты.

I.                                       Введение

Интерес к физико-химическим свойствам воды проявляется постоянно и вызван не столько её уникальными свойствами, сколько теми приложениями, которыми пользуются в науке и технике. Например, реализация импульсного разряда в жидкости является ОДНИМ ИЗ тех процессов, в результате которых в канале разряда возникает высокая температура и давление, а это широко используется при разработке новых технологических процессов обработки различных материалов и создании новых средств преобразования энергии.

II.                               Основная часть

Целью работы являлось более глубокое изучение процессов, представленных в [1], которые происходят в момент разряда в водных растворах с примесями И приводят к появлению корпускулярного И электромагнитного излучения в широком диапазоне частот. Эксперименты проводились на установке, которая представляла собой диэлектрический сосуд, заполненный слабым раствором электролита и два электрода: конец провода с каплей электролита и свинцовая пластина (рис.1). Установка располагалась внутри катушки индуктивности.

Рис. 1. Макет установки:

1 – отрицательный центральный электрод, 2 – изолятор, 3 – кварцевая трубка, 4 – полиэтиленовый сосуд, 5 – слабый раствор электролита, 6 – свинцовая пластина (анод), 7 – капля раствора, 8 – катушки индуктивности.

Fig. 1. Experimental setup:

1         – negative central electrode, 2 – insulator ring electrode, 3 – quartz tube, 4 – polyethylene container, 5

–   weak electrolyte solution, 6 – lead plate (anode), 7-a drop of solution, 8 – inductance coils

Электрический разряд в электролите сопровождался электромагнитным излучением в виде мягкого рентгена, которое фиксировалось по засвечиванию фотобумаги в непрозрачном пакете, расположенном ПОД ДОННОЙ частью сосуда. Характер засветки фотобумаги представлен на рис 2.

Рис. 2. Фотоотпечаток излучения при разряде на границе раздела вода-воздух.

Fig. 2. Radiation photoprint during a discharge at the water-air boundary

Как известно, физический механизм пробоя может НОСИТЬ стриммерный характер (при высоких напряжениях), либо тепловой (при низких напряжениях)

[2]    . В нашем случае при напряжении разряда до бкВ ПОД воздействием тока проводимости происходит разогрев и испарение электролита у электродов.

Рис. 3. Появление газового мостика между электродами под действием электрического разряда

Fig. 3. Gas channel appearing between electrodes under the impact of electrical discharge

По образовавшемуся газовому шнуру начинается пробой между электродами. Данный шнур по своей структуре имеет свойства, очень схожие со свойствами ВОЛНОВОДОВ И фактически представляет собой плазменный волновод. В момент разряда с центрального электрода 1 (рис.1), который находится под отрицательным потенциалом, в сторону электрода 6 вырывается поток электронов. Попадая в область образовавшегося газового шнура, благодаря электродинамической силе взаимодействия токов с создаваемыми ИМИ магнитными полями и под действием ускоряющего напряжения он группируется и модулируется. Этому способствует продольное магнитное поле, которое возникает в момент разряда в катушках индуктивности. Входя в область анода, он тормозится свинцовой пластиной, вызывая тем самым тормозное излучение, которое и засвечивает фотобумагу. Наличие газового шнура подтверждается полученными нами фотоматериалами с его изображением. Его типичный фотоснимок представлен на рис.З.

Для фокусировки заряженных частиц в плазме было применено продольное к приложенному напряжению магнитное поле. Было обнаружено значительное увеличение интенсивности засветки фотобумаги. Это хорошо согласуется с предположением. Приложенное магнитное поле смещает электроны к оси разряда, что приводит к неустойчивости плазмы. При достаточно большом отклонении электронов от положения равновесия вступает в действие квазиуп- ругая сила разделения зарядов, возвращая электронное облако к положению равновесия, т. е. возникают колебания электронного облака относительно ионного [3]. На рис. 4 представлены временные характеристики разрядных процессов.

Рис. 4. Осциллограммы разрядного процесса (чувствительность 0,2В/дел.): а)-без магнитного поля; б)-с магнитным полем 0.2 Т.

Fig. 4. Oscillograms of discharge processes (sensitivity

0.       2): a) without magnetic field; b) magnetic field at 0.2T

Как видно из представленных фотографий, разряд, который происходит без воздействия магнитного поля, имеет типичную гладкую разрядную кривую, изменяющуюся по экспоненциальному закону (рис.4, а). В то же время под влиянием магнитного поля разрядная кривая имеет изрезанный характер, что согласуется с нашими предположениями (рис.4, б).

III.                                   Заключение

Представлен экспериментальный макет для изучения разрядных свойств слабых электролитов при наличии продольной и поперечной компонент магнитного поля. Показано на временной реализации разрядного процесса, что частота столкновений резко возрастает под влиянием магнитного поля и повышается интенсивность излучения. Предложена модель с электронным пучком в плазменном волноводе как способ накачки водной среды.

IV.                            Список литературы

[1] Ефимов Б. П., Хорунжий М. О., Кулешов А. Н. Излу- чательные свойства слабых электролитов в поле электрического разряда. 15-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»: Материалы конференции, 2005, с. 679-680.

[2] Наугольных К. А., Рой Н. А. Электрический разряд в воде.-М.: Наука, 1971.-151 с.

[3] Чернетский А. В., Лычников Д. С., Попов Н. А., Кура- нов А. М., Генерация мощных колебаний с помощью вакуумной дуги // Изв. вузов. Радиофизика, – 1974, – 1J7,

№ 6. – С. 914-919.

RADIATING PROPERTIES OF WEAK ELECTROLYTES IN ELECTRIC DISCHARGE FIELD

B.         p. Yefimov, M. O. Khorunzhiy, A. N. Kuleshov Institute for Radiophysics and Electronics,

NAS of Ukraine 12 Akademika Proskury Str, Kharkiv 61085, Ukraine Ph.: +380 (57) 7203570, fax: 3152105 e-mail: jean@ire.kharkov.ua

Abstract – Results of experimental research into the influence of nnagnetic fields on radiating properties of weak electrolytes placed in the electric discharge field are presented. Experimental setup, electrical modes of acting on the water medium, and time parameters of discharge processes are described, the obtained results are discussed.

I.                                        Introduction

Physicochemical properties of water generate continuous interest, which is explained not so much by its unique properties as by its applications in science and technology. For example, a pulsed discharge in liquid is a process resulting both in high temperature and pressure inside a discharge channel, which is widely used in developing new techniques of material processing and new sources of energy.

II.                                       Main Part

This work focused on a detailed study of processes described in [1] that occur in impure water solutions during electric discharge and result both in corpuscular and electromagnetic radiation across a wide frequency range. Electric discharges in electrolyte were accompanied by electromagnetic radiation in the form of soft X-rays registered in photographic paper placed in an opaque envelope (Fig. 2). The physical mechanism of breakdowns may be either of a streamer or thermal nature [2]. In this case, at discharge voltages below 6 kV heating and evaporation of electrolytes occur at electrodes influenced by conduction currents. The discharge moves between electrodes along the gas channel, as shown in Fig. 3. The channel in fact represents a plasma waveguide. At the moment of discharge an electron beam erupts at the central electrode 1 (Fig. 1) and moves towards the electrode 6. Inside the gas channel the electron beam is grouped into bunches and modulated under the electrodynamic force of interaction between currents and their magnetic fields, as well as under the influence of accelerating voltage. To focus the electron beam, magnetic fields longitudinal to the applied voltage were used. In the anode region the beam is slowed down by the lead plate, which generates deceleration radiation hitting the photographic paper.

The applied magnetic field moves electrons to the discharge axis, which results in the instability of plasma. Under considerable deviation of electrons from their balanced position, a quasi-elastic charge separation force is triggered moving the electron cloud back to its balanced position. In other words, the electron cloud begins to oscillate relative to the ion cloud [3]. As shown in Fig. 4a, a discharge not influenced by any magnetic field has a typical smooth curve according to the exponential law. Under the influence of magnetic fields the discharge curve becomes irregular, as shown in Fig. 4b, which is consistent with our assumptions.

III.                                      Conclusions

An experimental setup for studying discharge processes in weak electrolytes under the influence of longitudinal and transversal components of magnetic fields is presented. It has been shown using temporal patterns of the discharge process that collision frequencies grow sharply under the influence of magnetic fields along with the increased radiation intensity. A model of electron beam inside a plasma waveguide for water medium pumping has been suggested.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты