Єфімов Б П, Хорунжий М О, Кулешов А Н Інститут радіофізики та електроніки НАН України вул акад Проскури, 12, М Харків, 61085, Україна тел: 38 (057) 7-203-570, факс: +38 (057) 3-152-105 e-mail: jean @ ire kharkov ua

Анотація – Наведено результати досліджень впливу магнітного поля на випромінювальні властивості слабких електролітів в поле електричного розряду Описано експериментальний макет, електричні режими впливу на водне середовище, наведені часові реалізації розрядних процесів, обговорені отримані результати

I                                       Введення

Інтерес до фізико-хімічними властивостями води проявляється постійно і викликаний не стільки її унікальними властивостями, скільки тими додатками, якими користуються в науці і техніці Наприклад, реалізація імпульсного розряду в рідині є ОДНИМ ІЗ тих процесів, в результаті яких в каналі розряду виникає висока температура і тиск, а це широко використовується при розробці нових технологічних процесів обробки різних матеріалів і створенні нових засобів перетворення енергії

II                               Основна частина

Метою роботи було більш глибоке вивчення процесів, представлених в [1], які відбуваються в момент розряду у водних розчинах з домішками І призводять до появи корпускулярного І електромагнітного випромінювання в широкому діапазоні частот Експерименти проводилися на установці, яка представляла собою діелектричний посудину, заповнений слабким розчином електроліту і два електроди: кінець дроту з краплею електроліту і свинцева пластина (рис1) Установка розташовувалася всередині котушки індуктивності

Рис 1 Макет установки:

1 – негативний центральний електрод, 2 – ізолятор, 3 – кварцова трубка, 4 – поліетиленовий посудину, 5 – слабкий розчин електроліту, 6 – свинцева пластина (анод), 7 – крапля розчину, 8 – котушки індуктивності

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

Електричний розряд в електроліті супроводжувався електромагнітним випромінюванням у вигляді мякого рентгена, яке фіксувалося по перетриманим фотопаперу в непрозорому пакеті, розташованому ПІД донної частини судини Характер засвічення фотопаперу представлений на рис 2

Рис 2 Фотовідбиток випромінювання при розряді на межі розділу вода-повітря

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

Як відомо, фізичний механізм пробою може НОСИТИ стріммерний характер (при високих напругах), або теплової (при низьких напругах)

[2] У нашому випадку при напрузі розряду до БКВ ПІД впливом струму провідності відбувається розігрів і випаровування електроліту у електродів

Рис 3 Поява газового містка між електродами під дією електричного розряду

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

По утворився газовому шнуру починається пробій між електродами Даний шнур по своїй структурі має властивості, дуже схожі з властивостями ХВИЛЕВОДІВ І фактично являє собою плазмовий хвилевід У момент розряду з центрального електрода 1 (рис1), який знаходиться під негативним потенціалом, в сторону електрода 6 виривається потік електронів Потрапляючи в область утворився газового шнура, завдяки електродинамічної силі взаємодії струмів з створюваними ІМІ магнітними полями і під дією прискорює напруги він групується і модулюється Цьому сприяє поздовжнє магнітне поле, яке виникає в момент розряду в котушках індуктивності Входячи в область анода, він гальмується свинцевою пластиною, викликаючи тим самим гальмівне випромінювання, яке і засвічує фотопапір Наявність газового шнура підтверджується отриманими нами фотоматеріалами з його зображенням Його типовий фотознімок представлений на рісЗ

Для фокусування заряджених частинок в плазмі було застосовано поздовжнє до прикладеному напрузі магнітне поле Було виявлено значне збільшення інтенсивності засвітки фотопаперу Це добре узгоджується з припущенням Докладене магнітне поле зміщує електрони до осі розряду, що призводить до нестійкості плазми При досить великому відхиленні електронів від положення рівноваги вступає в дію квазіуп-лаючи сила поділу зарядів, повертаючи електронне хмара до положення рівноваги, тобто виникають коливання електронного хмари відносно іонного [3] На рис 4 представлені тимчасові характеристики розрядних процесів

Рис 4 Осцилограми розрядного процесу (чутливість 0,2 В / справ): А)-без магнітного поля б)-з магнітним полем 02 Т

Fig 4 Oscillograms of discharge processes (sensitivity

0       2): a) without magnetic field b) magnetic field at 02T

Як видно з представлених фотографій, розряд, який відбувається без впливу магнітного поля, має типову гладку розрядну криву, що змінюється за експоненціальним законом (рис 4, а) У той же час під впливом магнітного поля розрядна крива має порізаний характер, що узгоджується з нашими припущеннями (рис4, б)

III                                   Висновок

Представлений експериментальний макет для вивчення розрядних властивостей слабких електролітів при наявності поздовжньої і поперечної компонент магнітного поля Показано на тимчасовій реалізації розрядного процесу, що частота зіткнень різко зростає під впливом магнітного поля і підвищується інтенсивність випромінювання Запропоновано модель з електронним пучком в плазмовому хвилеводі як спосіб накачування водного середовища

IV                            Список літератури

[1] Єфімов Б П, Хорунжий М О, Кулешов А Н ізлу-чательние властивості слабких електролітів в поле електричного розряду 15-я Міжнародна Кримська конференція «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»: Матеріали конференції, 2005, с 679-680

[2] Наугольних К А, Рой Н А Електричний розряд в воде-М: Наука, 1971-151 с

[3] Чернетскій А В, Личніков Д С, Попов М А, Кура-нов А М, Генерація потужних коливань за допомогою вакуумної дуги / / Изв вузів Радіофізика, – 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@irekharkovua

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

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р