Визначення обертової та коливної температури в тліючому розряді у повітрі атмосферного тиску для катоду на основі розчинів сульфату алюмінію. Аналіз залежності температури електронів, обертової та коливної температури від величини струму розряду.
Аннотация к работе
Uzhhorod University Scientific Herald. ПАРАМЕТРИ ПЛАЗМИ ТЛІЮЧОГО РОЗРЯДУ НАД ПОВЕРХНЕЮ ВОДНОГО РОЗЧИНУ СУЛЬФАТУ АЛЮМІНІЮ Наведено методику визначення обертової та коливної температури в тліючому розряді у повітрі атмосферного тиску для катоду на основі дистильованої води та розчинів сірчанокислого алюмінію різної концентрації в дистильованій воді. Представлено залежності температури електронів, обертової та коливної температури від величини струму розряду.Характеристики і параметри подібних розрядів на основі розчинів NACL, KCL, LICL, H2SO4 в дистильованій воді ретельно досліджувались в [2], але відсутні праці, де проводилися б дослідження розряду з рідким електродом на основі водного розчину Al2(SO4)3. Метою роботи було дослідження параметрів плазми тліючого розряду атмосферного тиску в повітрі з рідким катодом на основі розчину сульфату алюмінію в дистильованій воді. Для переходів у межах однакових електронних та коливних станів можемо розглядати співвідношення заселеностей обертових рівнів, а для переходів у межах З точки зору квантової механіки дипольний момент переходу являє собою амплітуду матричного елементу дипольного моменту взятого по хвильовим функціям початкового і кінцевого стану: Pik=??і(x)Р(x)?k(x)dx, (3) де х - сукупність координат, від яких залежить хвильова функція і дипольний момент. Виразивши хвильову функцію в залежності від обертового (v) та коливного (J) квантових чисел, дипольний момент можемо виразити в виді: |Pik|2=|P|2qvv’’SJJ’’, (4) де P - усереднене значення дипольного моменту для даних електронних станів, qvv’’ - фактор Франка-Кондона, SJJ’’ - фактор Хенля-Лондона.Значення електронної температури Те (знайдене на основі спектральних ліній Н?, Н?) плазми розряду для катоду на основі дистильованої води, 1 та 10% розчину Al2(SO4)3 змінювалося в межах (0,19-0,31) ЕВ. Коливна температура, визначена на основі смуг N2, знаходилася в межах 0,15-0,33 ЕВ, а визначена на основі смуг ОН - 0,22-0,5 ЕВ.
Вывод
Приведено методику визначення електронної, коливної та обертової температур. Значення електронної температури Те (знайдене на основі спектральних ліній Н?, Н?) плазми розряду для катоду на основі дистильованої води, 1 та 10% розчину Al2(SO4)3 змінювалося в межах (0,19-0,31) ЕВ. До 22 МА для розчинів більшої концентрації Те менша ніж для води, а після - навпаки. Коливна температура, визначена на основі смуг N2, знаходилася в межах 0,15-0,33 ЕВ, а визначена на основі смуг ОН - 0,22-0,5 ЕВ. Обертова температура, визначена на основі смуг N2, знаходилася в межах 0,034-0,05 ЕВ, а визначена на основі смуг ОН - 0,18-0,38 ЕВ. Отримані результати дають змогу прогнозувати покращення плазмо-та електрохімічних процесів за участю гідроксильних груп.
Робота виконана за підтримки державного агентства з питань науки, інновацій та інформатизації України, Державного Фонду Фундаментальних Досліджень України, грант Ф54.1/030.
Список литературы
1. Никифоров А.Ю. Плазменное распыление молекул воды из жидкой фазы ионами низкой энергии 50-500 ЭВ // Химия высоких энергий. - 2008. - Т.42, № 3. - С. 272-276.
2. Воробьев Е.А. Хлюстова А.В. Изменение реологических и диэлектрических свойств раствора LICL под действием тлеющего разряда // V Региональной конференции молодых ученых «Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем». 16-19 ноября 2010.: тезисы докладов. Иваново, Россия. - 2010. - 61 с.
3. Гайсин А.Ф., Абдуллин И.Ш., Гайсин М.Ф. Струйный многоканальный разряд с электролитическими электро-дами в процессах обработки твердых тел // Казань: Изд. Казанского университета. -2006. - 446 с.
4. Месарош Л.В., Чучман М.П., Шуаібов О.К. Вивчення розряду над поверхнею води // ІЕФ Тез. допов. Міжн. конф. Новітні напрями в атомній фізиці та спектроскопії. Ужгород. - 2012. - С. 70-71.
5. Пирс Р., Гейдон А. Отождествление молекулярных спектров. - М.: Изд.
110
Uzhhorod University Scientific Herald. Series Physics. Issue 36. - 2014
иностранной литературы. - 1949. - 248 c.
6. Ельяшевич М. А. Атомная и молекулярная спектроскопия // М.: Эдито-риал УРСС, 2001. - 896 с.
8. Радциг А.А. Смирнов Б.М. Параметры атомов и атомарных ионов: Справочник // М.: Энергоатомиздат, 1986. - 344 с.
9. Методы исследования плазмы / Под ред. В. Лохте-Хольтгревена. - М.: Мир. - 1971. - 552 с.
10. De Izarra G. Cormier J. New methods to determine temperatures from UV OH spectrum // J. Phys. D: Appl. Phys. -2013. - V. 46. - 105503 (17p).
11. Titov V.A., Rybkin V.V., Smirnov S.A. et al. Characteristics of atmospheric pressure glow discharge with liquid cathode // Proceedings of the V International Symposium on Theoretical and Applied Plasma Chemistry, September 3-8, 2008. - Ivanovo, Russia.-P. 151- 155.
12. Присяжневич I.В., Черняк В.Я., Оль-шевський С.В., Соломенко К.В. Методика визначення температур заселення коливальних та обертальних рівнів молекул в плазмі газових розрядів атмосферного тиску // Український фізичний журнал. - 2010. - Т. 55, № 10. - P. 1096-1104.
Стаття надійшла до редакції 30.08.2013
L.V. Mesarosh, A.K. Shuaibov, M.P. Chuchman Uzhhorod National University, 88000, Uzhhorod, Voloshin Str., 54
PARAMETERS OF A GLOW DISCHARGE PLASMA ABOVE SURFACE OF THE ALUMINIUM SULFATE AQUEOUS SOLUTION
The methods of determination of the rotational and vibrational temperature of atmospheric pressure glow discharge for the cathode on the basis of distilled water and aqueous solutions of the aluminium sulphate salt with different concentration are described. The dependence of electron temperature and the rotational and vibrational temperature on discharges current are presented.
Keywords: glow discharge, aqueous solution of aluminium sulfate, distilled water, temperature of electrons, emission spectra, rotational and vibrational temperature.
Л.В. Месарош, А.К. Шуаибов, М.П. Чучман
Ужгородский национальный университет, 88000, Ужгород, ул. Волошина, 54
ПАРАМЕТРЫ ПЛАЗМЫ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА НАД ПОВЕРХНОСТЬЮ ВОДНОГО РАСТВОРА СУЛЬФАТА АЛЮМИНИЯ
Приведены методики определения вращательной и колебательной температуры в тлеющем разряде атмосферного давления для катода на основе дистиллированной воды и водных растворов сернокислого алюминия разной концентрации. Представлены зависимости температуры электронов, вращательной и колебательной температуры от значения тока разряда.
Ключевые слова: тлеющий разряд, водный раствор сульфата алюминия, дистиллированная вода, спектры излучения, температура электронов, вращательная и колебательная температура.