ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНДУКТИВНО-СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМЫ

© 2012 г.    К. Ю. Нагулин, канд. физ.­мат. наук; Р. И. Ибрагимов; И. В. Цивильский; А. Х. Гильмутдинов, доктор физ.­мат. наук

Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань

Е­mail: Knagulin@mail.ru

Разработан диагностический комплекс для моделирования и экспериментального исследования газодинамических и спектральных характеристик индуктивно­связанной плазмы. В состав комплекса входят четырехмерная компьютерная модель плазмы, исследовательский плазменный генератор, шлирен­система для визуализации пространственной структуры газовых потоков в горелке и спектрометр высокого разрешения для получения информации о температуре в зоне разряда по интенсивности эмиссионных спектров.

Модель адекватно отображает динамику газовых потоков в горелке без поджига разряда индуктивно­связанной плазмы. Результаты расчетов хорошо согласуются с полученными экспериментальными данными.

Ключевые слова: индуктивно­связанная плазма, вычислительная газовая динамика, эмиссионная спектроскопия, оптический шлирен­метод.

Коды OCIS: 350.5400 000.4430 300.6210

УДК 533.9.07 533.95 535.012

Поступила в редакцию 25.05.2011

Литература

1. Boulos M.I. The inductively coupled radio frequency plasma // Pure & Appl. Chem. 1985. V. 57. № 9. P. 1321–1352.
2. Yang P., Barnes R.M. Plasma modeling and computer simulation of spectrochemical ICP discharges // Spectrochimica Acta Reviews. 1990. V. 13. № 4. P. 275–309.
3. Mostaghimi J., Bulous M.I. Mathematical modeling of the ICPs // In Inductively Coupled Plasmas in Analytical Atomic Spectrometry / 2nd ed. 1998. P. 949–983.
4. McKelliget J. W., El­Kaddah N. The effect of coil design on materials synthesis in an inductively coupled torch // J. Appl. Phys. 1998. V. 64. № 6. P. 2948–2954.
5. Schram D.C., Van der Mullen J.A., de Regt J.M., Benoy D.A. Fundamental description of spectrochemical ICP discharges // J. Anal. Atom. Spectrom. 1996. V. 11. № 9. P. 623–632.
6. Winge R.K., Eckels D.E., DeKalb E.L., Fassel V.A. Spatiotemporal characteristics of the inductively coupled plasma // J. Anal. At. Spectrom. 1988. V. 3. P. 849–855.
7. Winge R.K., Crain J.S., Houk R.S. High speed photographic study of plasma fluctuations and intact aerosol particles in inductively coupled plasma mass spectrometry // J. Anal. At. Spectrom. 1991. V. 6. P. 601–604.
8. Iacone L.A., Masamba W.R.L., Nam S.H., Zhang H., Minnich M.G., Okino A., Montaser A. Formation and fundamental characteristics of novel free­running helium inductively coupled plasmas // J. Anal. At. Spectrom. 2000. V. 15. P. 491–498.
9. Bernardi D., Colombo V., Coppa G.G.M., D’Angola A. Simulation of the ignition transient in RF inductively­coupled plasma torches // Eur. Phys. J. 2001. V. D14. P. 337–348.

10. Dunn G., Eagar T.W. Metal vapors in gas tungsten arcs: Part II. Theoretical calculations of transport properties // Metallurgical Transactions A. 1986. V. 17A. № 10. P. 1865–1871.

11.  Montaser A., Golightly D.W. Inductively coupled plasmas in analytical atomic spectrometry / Ed. by Montaser A., Golightly D.W. UK: VCH Publishers, 1992. P. 195.

12. Клубникин B.C. Тепловые и газодинамические характеристики индукционного разряда в потоке аргона // Теплофизика высоких температур. 1975. Т. 13. № 3. 473–482.

13. Дундр И., Кучера Я. Гидродинамическая структура турбулентной струи плазмы // Свойства низкотемпературной плазмы и методы ее диагностики / Под ред. чл.­корр. АН СССР М. Ф. Жукова. Новосибирск: СО Наука, 1977. C. 244–257.

14. Дубнищев Ю.Н., Арбузов В.А., Белоусов П.П., Белоусов П.Я. Оптические методы исследования потоков. Новосибирск: Сиб. унив. изд­во, 2003. 418 c.

15. Васильев Л.А. Теневые методы. М.: Наука, 1968. 400 c.

16. Мишин Г.И. Оптические методы исследований в баллистическом эксперименте. Л.: Наука, 1979. С. 11.

17.  Белозеров А.Ф. Оптические методы визуализации газовых потоков. Казань: Изд­во Казан. гос. техн. ун­та, 2007. С. 615.

18. Бурмаков А.П., Шашков А.Г. Интерференционно­голографическое исследование нестационарности и турбулентности плазменной струи // В кн. Свойства низкотемпературной плазмы и методы ее диагностики / Под ред. чл.­корр. АН СССР М.Ф. Жукова. Новосибирск: СО Наука, 1977. C. 216–229.

Полный текст