Forskere eksperimenterer med geometriske faktorer for at maksimere plasma -jetlængden

Plasmaudbrud, kaldet plasmastråler, har mange anvendelsesmuligheder lige fra udviklingen af ​​mere effektive motorer, som en dag kunne sende rumfartøjer til Mars, til industriel anvendelse som sprøjtning af nanomaterialebelægninger på 3D-objekter.

Kapillærafladningsplasmastråler er dem, der dannes af en stor strøm, der passerer gennem en gas med lav densitet i det, der kaldes et kapillarkammer. Gassen ioniserer og bliver til plasma, en blanding af elektroner og positivt ladede ioner. Når plasma ekspanderer i kapillarkammeret på grund af lysbueenergiopvarmning, plasma skubber ud fra kapillardysen, der danner plasmastrålen.

Denne uge i Gennemgang af videnskabelige instrumenter , en ny undersøgelse undersøger, hvordan dimensionerne af kapillærproducerende plasma påvirker jetens længde. Forskere ved Huazhong University of Science and Technology fandt ud af, at de kunne opnå den længste plasmastråle ved at ændre dimensionerne for at maksimere energitætheden i kapillarkammeret.

"Eksperimentelle resultater viser, at den længste plasmastrålængde kan opnås ved at justere de geometriske faktorer, "sagde Jiaming Xiong, fra Huazhong University of Science and Technology og en af ​​forfatterne. "Kapillære plasmastråler har en bred vifte af applikationer, og plasmastrålens længde er en vigtig karakteristisk parameter."

Tidligere undersøgelser på dette område har fokuseret på dannelse af plasmastråle og numeriske simuleringer af kapillærudladningsplasma, men få forskere har set på, hvordan kapillærens struktur påvirker plasmastrålens størrelse.

Xiong og gruppen af ​​forskere opsatte deres kapillære plasmastråle under normalt atmosfærisk tryk med et kamera for at fotografere plasmastrålens længde. Kapillarsystemet består af en stiftelektrode til den negativt ladede katodeside af den nuværende forsyningsindretning, og en pladeelektrode til den positivt ladede anode. En isolerende væg omgiver katoden, skabe et kammer, hvor gassen ioniserer, når de anvender en triggerpuls.

Plasmaet skubbes ud gennem en kegleformet dyse inden for kapillarkammerets anode. Ved at variere længden af ​​kapillarkammeret, katodens diameter og katodespidsens længde forskerne bestemte de bedste proportioner til at generere den længste jet.

Undersøgelsen tyder på, at de dimensioner, der giver den største energitæthed inde i kammeret, vil give den længste plasmastråle. Når kapillærlængden stiger, energien, der afsættes i buekanalen, stiger også, men kun op til et punkt. Dermed, der er en optimal kammerlængde for at maksimere energitætheden i kapillarkammeret.

Derudover de viste, at forøgelse af katodediameteren og katodespidslængden forkorter plasmastrålen, fordi disse ændringer reducerer den energi, der afsættes i buekanalen. I deres næste undersøgelse, forskerne vil bruge kombinationer af forskellige pulsudladningskredsløb og afladningsenergier til at se, hvordan disse faktorer påvirker plasmastrålelængden.