Приборы и техника эксперимента, 2019, № 6, стр. 128-129

Целью данной работы является презентация универсального аппаратурного комплекса, предназначенного для генерации “традиционной” низкотемпературной, а также одного или нескольких типов нетермальной плазмы атмосферного давления для проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ при разработке новых материалов и технологий.

Основу представляемого аппаратурного комплекса составляет малобюджетный магнетронный с.в.ч.-генератор диапазона 2.45 ГГц. Разработанные схемотехнические и инженерные решения позволяют получать до 3 кВт непрерывной с.в.ч.-мощности от магнетронов для бытовых микроволновых печей с номинальной мощностью 1 кВт [1].

В базовой комплектации волноводный тракт аппаратурного комплекса (рис. 1) нагружен на оконечную резонансную водяную нагрузку [2]. Между выходом с.в.ч.-генератора и нагрузкой могут быть размещены следующие проходные элементы волноводного тракта с типоразмером фланцев WR-340.

Рис. 1.

Общий вид аппаратурного комплекса для получения низкотемпературной и нетермальной с.в.ч.-плазмы атмосферного давления.

1. Сверхвысокочастотный плазмотрон на волне Н₁₀. Наши плазменные с.в.ч.-установки могут быть укомплектованы плазмотронами различной конструкции, построенными на основе стандартных сантехнических резьбовых фитингов для металлических трубопроводов. В ходе работы пользователь может совершенствовать и оптимизировать конструкцию своего с.в.ч.-плазмотрона.

2. Концентратор Е-поля ступенчатой конструкции либо с плавным изменением сечения волновода. Концентратор используется для повышения напряженности электрического поля в зоне размещения с.в.ч.-плазмотрона. Сужение волновода по высоте может быть симметричным либо односторонним.

3. Ответвитель индуктивного типа. Он позволяет осуществлять регулируемый отбор до 400 Вт микроволновой мощности от волноводного тракта к полезной нагрузке без использования каких-либо дополнительных согласующих устройств. Предусмотрена возможность совмещения в одном узле ответвителя и плазмотрона на волне Н₁₀.

Аппликатор нетермальной плазмы атмосферного давления представляет собой многоэлектродный с.в.ч.-разрядник, подключенный к ответвителю кабельной сборкой с разъемами N-типа. Корпус аппликатора выполнен из алюминиевого сплава, защитный корпус – из фторопласта. Область горения разрядов на концах электродов максимально приближена к рабочему торцу аппликатора. Инициирование плазменного разряда осуществляется с помощью системы пьезоподжига. Внешний вид аппликатора и характерный вид с.в.ч.-разряда в аргоне представлены на рис. 2. На срезе рабочего торца аппликатора температура струи составляет порядка 200°С и зависит от расхода аргона. По мере удаления от сопла температура падает и на расстоянии 10 см приближается к температуре окружающей среды.

Рис. 2.

Аппликатор нетермальной плазмы атмосферного давления (слева) и характерный вид с.в.ч.-разряда в нем (справа).

Для расширения технических и технологических возможностей комплекс может быть дополнительно укомплектован микроволновым циркулятором, бесконтактным подвижным поршнем, а также генераторами нетермальной плазмы атмосферного давления другой конструкции.