Compression zone formation in plasma streams generated by MPC device operating with gases of different mass
This paper presents analysis of compression zone formation in plasma streams generated by compact magnetoplasma compressor operating with argon and helium. The main aim for this investigation is characterization of plasma in compression zone in dependence on initial concentration of working gas. The...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , , , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81203 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Compression zone formation in plasma streams generated by MPC device operating with gases of different mass / A.K. Marchenko, M.S. Ladygina, I.E. Garkusha, Yu.V. Petrov, D.G. Solyakov, T.N. Cherednichenko, V.A. Makhlaj, V.V. Chebotarev, V.V. Staltsov, D.V. Yelisyeyev, V.I. Krauz // Вопросы атомной науки и техники. — 2014. — № 6. — С. 83-86. — Бібліогр.: 9 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860003860364394496 |
|---|---|
| author | Marchenko, A.K. Ladygina, M.S. Garkusha, I.E. Petrov, Yu.V. Solyakov, D.G. Cherednichenko, T.N. Makhlaj, V.A. Chebotarev, V.V. Staltsov, V.V. Yelisyeyev, D.V. Krauz, V.I. |
| author_facet | Marchenko, A.K. Ladygina, M.S. Garkusha, I.E. Petrov, Yu.V. Solyakov, D.G. Cherednichenko, T.N. Makhlaj, V.A. Chebotarev, V.V. Staltsov, V.V. Yelisyeyev, D.V. Krauz, V.I. |
| citation_txt | Compression zone formation in plasma streams generated by MPC device operating with gases of different mass / A.K. Marchenko, M.S. Ladygina, I.E. Garkusha, Yu.V. Petrov, D.G. Solyakov, T.N. Cherednichenko, V.A. Makhlaj, V.V. Chebotarev, V.V. Staltsov, D.V. Yelisyeyev, V.I. Krauz // Вопросы атомной науки и техники. — 2014. — № 6. — С. 83-86. — Бібліогр.: 9 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | This paper presents analysis of compression zone formation in plasma streams generated by compact magnetoplasma compressor operating with argon and helium. The main aim for this investigation is characterization of plasma in compression zone in dependence on initial concentration of working gas. The initial concentration was changed by variation of residual gas pressure in vacuum chamber. The mass flow rate was kept constant. It was possible due to 10 times difference between He and Ar masses. Thus, decrease of residual pressure from 10 Torr for helium till 1 Torr for argon allows keep the mass flow rate in spite the initial density value decreases in 10 times. The temporal and spatial distributions of plasma density were measured in plasma stream and in the compression region in both cases. It was shown with spectroscopy that plasma density in compression region increased up to 3.5 times with decreasing initial concentration in 10 times. The obtained result is in agreement with analytical estimation that follows from the Bernoulli equation. Plasma dynamics in compression region is also discussed.
Статья посвящена анализу формирования зоны компрессии в плазменных потоках, генерируемых компактным магнитоплазменным компрессором МПК, используя в качестве рабочего газа аргон и гелий. Основной целью данной работы являлся анализ параметров плазмы в зоне компрессии и их зависимость от начальной концентрации рабочего газа. Начальная концентрация изменялась путем выбора величины давления остаточного газа в вакуумной камере. Массовый расход газа остался постоянным, благодаря 10-кратной разнице масс аргона и гелия. Таким образом, уменьшение остаточного давления с 10 Торр для гелия до 1 Торр для аргона позволяет сберечь массовый расход при уменьшении начальной концентрации в 10 раз. Временные и пространственные распределения электронной плотности плазмы в области компрессии были измерены для двух случаев. Спектроскопические измерения показали, что плотность плазмы в области сжатия увеличилась в 3,5 раза при уменьшении начальной концентрации рабочего газа в 10 раз, что согласуется с аналитическими оценками из уравнения Бернулли. Также представлены исследования динамика плазмы в зоне компрессии.
Стаття присвячена аналізу формування компресійної зони в плазмових потоках, що генеруються компактним магнітоплазмовим компресором МПК, використовуючи в якості робочого газу аргон та гелій. Основною метою роботи є аналіз параметрів плазми в зоні компресії та їх залежність від початкової концентрації робочого газу. Початкова концентрація змінювалася за допомогою зміни тиску залишкового газу у вакуумній камері. Масовий розхід газу залишався постійним, завдяки 10-разовій різниці між масами аргону та гелію. Таким чином, зменшення залишкового тиску з 10 Торр для гелію до 1 Торр для аргону дозволяє зберегти масовий розхід в той час як значення початкової концентрації зменшується в 10 разів. Часові та просторові розподіли електронної густини плазми вимірювались в зоні компресії для обох випадків. Часові та просторові розподіли густини плазми були виміряні в плазмовому потоці та зоні компресії обох випадках. Спектроскопічні вимірювання показали, що електронна густина плазми в зоні компресії збільшується в 3,5 рази при зниженні початкової концентрації в 10 разів, що узгоджується з аналітичними оцінками з рівняння Бернуллі. Також досліджувалася динаміка плазми в зоні компресії.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:37:42Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №6(94)
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2014, № 6. Series: Plasma Physics (20), p. 83-86. 83
COMPRESSION ZONE FORMATION IN PLASMA STREAMS
GENERATED BY MPC DEVICE OPERATING WITH GASES OF
DIFFERENT MASS
A.K. Marchenko, M.S. Ladygina, I.E. Garkusha, Yu.V. Petrov,
D.G. Solyakov, T.N. Cherednichenko, V.A. Makhlaj, V.V. Chebotarev, V.V. Staltsov,
D.V. Yelisyeyev, V.I. Krauz
1
Institute of Plasma Physics NSC KIPT, Kharkov, Ukraine;
1
NRC “Kurchatov Institute”, Moscow, Russia
E-mail: marchenkoak@kipt.kharkov.ua
This paper presents analysis of compression zone formation in plasma streams generated by compact
magnetoplasma compressor operating with argon and helium. The main aim for this investigation is characterization
of plasma in compression zone in dependence on initial concentration of working gas. The initial concentration was
changed by variation of residual gas pressure in vacuum chamber. The mass flow rate was kept constant. It was
possible due to 10 times difference between He and Ar masses. Thus, decrease of residual pressure from 10 Torr for
helium till 1 Torr for argon allows keep the mass flow rate in spite the initial density value decreases in 10 times.
The temporal and spatial distributions of plasma density were measured in plasma stream and in the compression
region in both cases. It was shown with spectroscopy that plasma density in compression region increased up to
3.5 times with decreasing initial concentration in 10 times. The obtained result is in agreement with analytical
estimation that follows from the Bernoulli equation. Plasma dynamics in compression region is also discussed.
PACS: 52.70.Kz; 52.59.Dk; 52.50.Dg; 52.30.-q; 52.25.Xz.
INTRODUCTION
Interest for study of compressed magnetized plasma
dynamics is caused by dense plasma streams
applications for development of radiation sources,
studies of fundamental features of plasma surface
interaction, simulation of space events accompanied by
generation of plasma jets, novel plasma technologies,
etc.
As follows from [1] plasma flow in MPC channel
and average plasma streams parameters depend on
discharge current Id and mass flow rate ,
where Mi – ion mass and n – density. Discharge voltage
in this case can be expressed as and average
stream velocity is
. Thus, discharge voltage
and plasma stream velocity do not depend on initial gas
concentration if mass flow rate is kept constant with
changing ion mass. At the same time maximum value of
plasma density in the compression zone should strongly
depend on initial gas concentration. As follow from the
Bernoulli equation the maximum value of plasma
density in compression zone can be estimated as:
, where n0 – initial
density (concentration) of working gas, γ – adiabatic
coefficient, CA0 and CT0 - Alfven and thermal velocity
in the input part of MPC channel respectively. For
adiabatic compression of atomic gas (γ=5/3) maximum
value of plasma density in the compression zone depend
on initial concentration as , where
H0 is azimuthal magnetic field produced by discharge
current, T0 and n0 – temperature and concentration in the
input cross section of MPC channel. Temperature T0 is
close to the room temperature for neutral working gas.
First results of experimental investigations of MPC
operation with gases of different masses, but with the
same mass flow rate are described in [2]. It was shown,
that dependencies of energy density on discharge
current in near axis region as well as average in time
values of plasma stream density and velocity practically
not influenced by initial gas concentration. The results
of plasma stream density measurements close to the end
of MPC electrodes, in compression zone with no time
resolution were presented too. Based on these time
integrated measurements we can conclude that value of
plasma density in near axis region only weakly depends
on initial gas concentration. The position of
compression zone, where plasma density are maximal,
is found to be much more sensitive to the initial
concentration. Namely, compression zone is moved to
larger distance from MPC channel with decreasing
initial working gas concentration.
The main aim of present studies was analysis of
spatial and temporal dependencies of plasma stream
density in compression zone as function of initial
concentration for chosen mass flow rate value.
EXPERIMENTAL INSTALATION AND
DIAGNOSTICS
Discharge gap in MPC [3-7] is formed by two
conical copper electrodes. Central solid electrode is
cathode and outer rod-shaped electrode – anode. The
84 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №6(94)
anode consists of cylindrical solid section (120 mm in
diameter and 145 mm in length) and conical section
formed by 12 rods of 10mm in diameter and 147 mm in
length, that inclined at 7.5º to the system axis. The
cathode consists of cylindrical section (60 mm in
diameter and 208 mm in length) and a 120 mm-long
solid conical part with output diameter of 30 mm. MPC
is installed to vacuum chamber with diameter 42 cm and
length 130 cm. Vacuum chamber is pumped by turbo-
molecular pump with speed of 500 l/s.
Capacitor bank with capacity 80 μF and maximum
voltage 40 kV was used as power supply system for
MPC discharge. The main part of present experiments
were performed at voltage up to 25 kV. Maximum value
of discharge current was 450 kA and discharge half-
period 10 μs. Argon and helium with different residual
pressure in vacuum chamber was used as working
gases. Parameters of plasma streams, generated by MPC
were varied by changing of discharge current (voltage
on capacitor bank), by sort of working gas and by
residual pressure in vacuum chamber.
Rogovski coil and voltage divider were used for
discharge current and voltage measurements. Local
copper calorimeter was used for energy density
measurements in plasma stream. Spectroscopy
measurements were performed using visible light
spectrometer DFS-452 and monochromator MDR-23
coupled with an electron-optical converter (EOC). The
measurements were performed along the plasma stream
axis at different distances from the MPC. Spatial and
temporal dependencies of electron density were
measured from quadratic Stark broadening of Ar II and
He II species spectral lines. Stark broadening was
calculated from full widths of experimental lines taking
into account instrumental and Doppler broadening
mechanisms [8, 9]. The spatial resolution in axis region
was about 1 cm. Temporal resolution was about 1 µs.
Scheme of optical diagnostics is shown in Fig. 1.
Fig. 1. Scheme of optical diagnostics
Fig. 2 shows typical waveform of discharge current,
signal from photodiode in visible wave-range and
synchronization peak for switching EOC in different
time moments during the discharge in MPC.
Fig. 2. Typical signals of discharge current, visible
emission and EOC synchronization
EXPERIMENTAL RESULTS
As follows from MHD model of plasma flow in
MPC channel, the discharge voltage should decrease
with increasing mass flow rate and it does not depend
on initial working gas concentration. Dependencies of
discharge voltage on discharge current for four different
initial conditions are shown in Fig. 3. Both variation of
residual gas pressure (initial concentration) and sort of
working gas has been performed.
0 100 200 300 400 500
0
1
2
3
4
5
6
Ar, 0.2 Torr
He, 2 Torr
D
is
c
h
a
r
g
e
v
o
lt
a
g
e
,
k
V
Discharge current, kA
Ar, 1 Torr
He, 10 Torr
Fig. 3. Voltage-ampere characteristics of discharge in
MPC for two different mass flow rates
These dependences were measured for two different
mass flow rates: first one is operation with helium
(2 Torr) or argon (0.2 Torr) and second is with helium
(10 Torr) and argon (1 Torr). Atomic masses of helium
and argon differ in 10 times. Thus in such a way, mass
flow rate is kept constant if initial concentration (in
another words initial residual pressure) differs in
10 times too. As follows from presented measurements,
discharge voltage depends on mass flow rate only and it
does not influenced by initial working gas concentration
if the mass flow rate is the same.
Important differences in plasma stream parameters
are observed close to MPC output in near axis region.
Fig. 4 presents radial distributions of energy density in
plasma stream, that measured at the distance of
6…7 cm.
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №6(94) 85
0 4 8 12 16 20
0
10
20
30
40
50
He, 10 Torr
E
n
er
g
y
d
en
si
ty
,
J
/c
m
2
Radius, cm
Ar, 1 Torr
Fig. 4. Radial distributions of energy density in plasma
stream for two different initial concentrations
At the periphery (for radius r > 3…4 cm) radial
dependences of energy density for different pressures
are similar At the same time energy density in axis
region for two different initial gas concentrations are
differ in 2 times. So, initial concentration made
influence on plasma parameters in near axis region with
average diameter of 2…4 cm.
Plasma density distributions along the axis are
shown in Fig. 5 for time moment 10 s from the
discharge ignition for two different initial
concentrations corresponding to the same total mass
flow rate. It should be noted that maximum value of
plasma density in compression zone increased from
0.9x10
18
cm
-3
to 3.3x10
18
cm
-3
with decreasing initial
concentration in 10 times. As follows from the
Bernoully equation [1] maximum value of plasma
density in the compression zone should depend on
initial concentration as . The values
0 4 8 12 16 20
0
10
20
30
40
He, 10 Torr
D
e
n
si
ty
,
1
0
1
7
c
m
-3
Distance from cathode, cm
Ar, 1 Torr
Fig. 5. Plasma density distributions along axis
of discharge current Id and initial temperature T0
practically, within accuracy of the measurements, are
not changed with variation of initial concentration in
present experiments. Thus, maximum value of plasma
density increased in 3.7 times and this is in good
agreement with the theoretical estimations. It was
discovered in previous investigations [2] that the
position of compression zone and its size depends
strongly on initial gas concentration. Position of
compression zone moved from MPC cathode output for
1.5…2 cm and the length of compression zone
increased from 3…3.5 cm to 10…12 cm, i.e. in
2.5…3 times with decreasing initial working gas
concentration in 10 times.
CONCLUSIONS
Dynamics of plasma streams, generated by MPC
operating with gases of essentially different mass is
investigated. Helium and argon was used as working
gases. The value of residual pressure was varied from
0.2 Torr to 10 Torr to keep total mass flow rate
constant, changing initial gas concentration.
It was found that discharge parameters, namely volt-
ampere characteristics Ud(Id) are determined by total
mass flow rate only. It was obtained that energy density
in plasma stream, measured at the distance of 6…7 cm
from MPC output, not depended on initial concentration
for radiuses r > 3…4 cm. Energy density in near axis
region, on the contrary, strongly influenced by initial
concentration. It increased in 2 times with decreasing
residual pressure. The average radial dimensions of
compression zone estimated from the measured radial
distributions energy density in plasma could be
evaluated as 2…2.5 cm, and this size is slowly
increased with increasing initial concentration.
The value and distributions of plasma density in
compression zone are strongly affected by initial
concentration. Experimentally it was shown that plasma
density in compression region increased in
3.5…3.7 times with decreasing initial concentration in
10 times. This result is in agreement with analytical
estimations of plasma density from MHD model.
Experiments demonstrate that region with maximal
density has shifted to the distance of 1.5…2 cm from
electrodes with decreasing of working gas initial
concentration. The length of compression zone
increased in 2.5…3 times with decreasing gas
concentration in 10 times, but the radial size remained
practically unchanged.
Thus mechanism to control the value of plasma
density in compression zone and it spatial position and
dimension was discovered in present experimental
studies that provided the same level of mass flow rate
and discharge current values with variation of initial
working gas concentration.
This work is supported in part by National Academy of
Sciences of Ukraine within the project № 17-02-14 and
grant RFFI № 14-02-90427 Ua
REFERENCES
1. A.I. Morozov, L.S. Solov’ev. Reviews of Plasma
Physics / Еd. by M.A. Leontovich. М.: «Atomizdat»,
1974, v. 8, p. 3 (in Russian).
2. I.E. Garkusha et al. // Phys. Scr. 2014, v. T161,
p. 014037.
86 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2014. №6(94)
3. V. Chebotarev et al. // Chech. J. of Phys. 2006, v. 56,
Suppl. B, p. 335-341.
4. I.E. Garkusha et al. // Plasma Phys. Rep. 2011, v. 37,
№ 11, p. 948-954.
5. I.E. Garkusha et al. // Plasma Physics Reports. 2012,
v. 38, № 2, p. 110-115.
6. D.G. Solyakov et al. // Plasma Physics Reports. 2013,
v. 39, № 12, p. 986-992.
7. T.N. Cherednychenko et al. // Acta Polytechnica.
2013, v. 53(2), p. 131-133.
8. G. Griem. Plasma Specrtoscopy. M.: «Atomizdat»,
1969, p. 390-391 (in Russian).
9. Konjevic et al. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2002,
v. 31, p. 819.
Article received 25.10.2014
ФОРМИРОВАНИЕ ЗОНЫ КОМПРЕССИИ В ПЛАЗМЕННЫХ ПОТОКАХ МПК ПРИ РАБОТЕ
НА ГАЗАХ С РАЗНЫМИ МАССАМИ
А.К. Марченко, М.С. Ладыгина, И.Е. Гаркуша, Ю.В. Петров, Д.Г. Соляков, Т.Н. Чередниченко,
В.А. Махлай, В.В. Чеботарев, В.В. Стальцов, Д.В. Елисеев, В.И. Крауз
Статья посвящена анализу формирования зоны компрессии в плазменных потоках, генерируемых
компактным магнитоплазменным компрессором МПК, используя в качестве рабочего газа аргон и гелий.
Основной целью данной работы являлся анализ параметров плазмы в зоне компрессии и их зависимость от
начальной концентрации рабочего газа. Начальная концентрация изменялась путем выбора величины
давления остаточного газа в вакуумной камере. Массовый расход газа остался постоянным, благодаря
10-кратной разнице масс аргона и гелия. Таким образом, уменьшение остаточного давления с 10 Торр для
гелия до 1 Торр для аргона позволяет сберечь массовый расход при уменьшении начальной концентрации в
10 раз. Временные и пространственные распределения электронной плотности плазмы в области
компрессии были измерены для двух случаев. Спектроскопические измерения показали, что плотность
плазмы в области сжатия увеличилась в 3,5 раза при уменьшении начальной концентрации рабочего газа в
10 раз, что согласуется с аналитическими оценками из уравнения Бернулли. Также представлены
исследования динамика плазмы в зоне компрессии.
ФОРМУВАННЯ ЗОНИ КОМПРЕСІЇ В ПЛАЗМОВИХ ПОТОКАХ МПК ПРИ РОБОТІ НА ГАЗАХ
З РІЗНИМИ МАСАМИ
Г.К. Марченко, М.С. Ладигіна, І.Є. Гаркуша, Ю.В. Петров, Д.Г. Соляков, Т.М. Чередниченко,
В.О. Махлай, В.В. Чеботарьов, В.В. Стальцов, Д.В. Єлисєєв , В.І. Крауз
Стаття присвячена аналізу формування компресійної зони в плазмових потоках, що генеруються
компактним магнітоплазмовим компресором МПК, використовуючи в якості робочого газу аргон та гелій.
Основною метою роботи є аналіз параметрів плазми в зоні компресії та їх залежність від початкової
концентрації робочого газу. Початкова концентрація змінювалася за допомогою зміни тиску залишкового
газу у вакуумній камері. Масовий розхід газу залишався постійним, завдяки 10-разовій різниці між масами
аргону та гелію. Таким чином, зменшення залишкового тиску з 10 Торр для гелію до 1 Торр для аргону
дозволяє зберегти масовий розхід в той час як значення початкової концентрації зменшується в 10 разів.
Часові та просторові розподіли електронної густини плазми вимірювались в зоні компресії для обох
випадків. Часові та просторові розподіли густини плазми були виміряні в плазмовому потоці та зоні
компресії обох випадках. Спектроскопічні вимірювання показали, що електронна густина плазми в зоні
компресії збільшується в 3,5 рази при зниженні початкової концентрації в 10 разів, що узгоджується з
аналітичними оцінками з рівняння Бернуллі. Також досліджувалася динаміка плазми в зоні компресії.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-81203 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-07T16:37:42Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Marchenko, A.K. Ladygina, M.S. Garkusha, I.E. Petrov, Yu.V. Solyakov, D.G. Cherednichenko, T.N. Makhlaj, V.A. Chebotarev, V.V. Staltsov, V.V. Yelisyeyev, D.V. Krauz, V.I. 2015-05-13T15:56:47Z 2015-05-13T15:56:47Z 2014 Compression zone formation in plasma streams generated by MPC device operating with gases of different mass / A.K. Marchenko, M.S. Ladygina, I.E. Garkusha, Yu.V. Petrov, D.G. Solyakov, T.N. Cherednichenko, V.A. Makhlaj, V.V. Chebotarev, V.V. Staltsov, D.V. Yelisyeyev, V.I. Krauz // Вопросы атомной науки и техники. — 2014. — № 6. — С. 83-86. — Бібліогр.: 9 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 52.70.Kz; 52.59.Dk; 52.50.Dg; 52.30.-q; 52.25.Xz https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81203 This paper presents analysis of compression zone formation in plasma streams generated by compact magnetoplasma compressor operating with argon and helium. The main aim for this investigation is characterization of plasma in compression zone in dependence on initial concentration of working gas. The initial concentration was changed by variation of residual gas pressure in vacuum chamber. The mass flow rate was kept constant. It was possible due to 10 times difference between He and Ar masses. Thus, decrease of residual pressure from 10 Torr for helium till 1 Torr for argon allows keep the mass flow rate in spite the initial density value decreases in 10 times. The temporal and spatial distributions of plasma density were measured in plasma stream and in the compression region in both cases. It was shown with spectroscopy that plasma density in compression region increased up to 3.5 times with decreasing initial concentration in 10 times. The obtained result is in agreement with analytical estimation that follows from the Bernoulli equation. Plasma dynamics in compression region is also discussed. Статья посвящена анализу формирования зоны компрессии в плазменных потоках, генерируемых компактным магнитоплазменным компрессором МПК, используя в качестве рабочего газа аргон и гелий. Основной целью данной работы являлся анализ параметров плазмы в зоне компрессии и их зависимость от начальной концентрации рабочего газа. Начальная концентрация изменялась путем выбора величины давления остаточного газа в вакуумной камере. Массовый расход газа остался постоянным, благодаря 10-кратной разнице масс аргона и гелия. Таким образом, уменьшение остаточного давления с 10 Торр для гелия до 1 Торр для аргона позволяет сберечь массовый расход при уменьшении начальной концентрации в 10 раз. Временные и пространственные распределения электронной плотности плазмы в области компрессии были измерены для двух случаев. Спектроскопические измерения показали, что плотность плазмы в области сжатия увеличилась в 3,5 раза при уменьшении начальной концентрации рабочего газа в 10 раз, что согласуется с аналитическими оценками из уравнения Бернулли. Также представлены исследования динамика плазмы в зоне компрессии. Стаття присвячена аналізу формування компресійної зони в плазмових потоках, що генеруються компактним магнітоплазмовим компресором МПК, використовуючи в якості робочого газу аргон та гелій. Основною метою роботи є аналіз параметрів плазми в зоні компресії та їх залежність від початкової концентрації робочого газу. Початкова концентрація змінювалася за допомогою зміни тиску залишкового газу у вакуумній камері. Масовий розхід газу залишався постійним, завдяки 10-разовій різниці між масами аргону та гелію. Таким чином, зменшення залишкового тиску з 10 Торр для гелію до 1 Торр для аргону дозволяє зберегти масовий розхід в той час як значення початкової концентрації зменшується в 10 разів. Часові та просторові розподіли електронної густини плазми вимірювались в зоні компресії для обох випадків. Часові та просторові розподіли густини плазми були виміряні в плазмовому потоці та зоні компресії обох випадках. Спектроскопічні вимірювання показали, що електронна густина плазми в зоні компресії збільшується в 3,5 рази при зниженні початкової концентрації в 10 разів, що узгоджується з аналітичними оцінками з рівняння Бернуллі. Також досліджувалася динаміка плазми в зоні компресії. This work is supported in part by National Academy of
 Sciences of Ukraine within the project № 17-02-14 and
 grant RFFI № 14-02-90427 Ua en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Динамика плазмы и взаимодействие плазма-стенка Compression zone formation in plasma streams generated by MPC device operating with gases of different mass Формирование зоны компрессии в плазменных потоках МПК при работе на газах с разными массами Формування зони компресії в плазмових потоках МПК при роботі на газах з різними масами Article published earlier |
| spellingShingle | Compression zone formation in plasma streams generated by MPC device operating with gases of different mass Marchenko, A.K. Ladygina, M.S. Garkusha, I.E. Petrov, Yu.V. Solyakov, D.G. Cherednichenko, T.N. Makhlaj, V.A. Chebotarev, V.V. Staltsov, V.V. Yelisyeyev, D.V. Krauz, V.I. Динамика плазмы и взаимодействие плазма-стенка |
| title | Compression zone formation in plasma streams generated by MPC device operating with gases of different mass |
| title_alt | Формирование зоны компрессии в плазменных потоках МПК при работе на газах с разными массами Формування зони компресії в плазмових потоках МПК при роботі на газах з різними масами |
| title_full | Compression zone formation in plasma streams generated by MPC device operating with gases of different mass |
| title_fullStr | Compression zone formation in plasma streams generated by MPC device operating with gases of different mass |
| title_full_unstemmed | Compression zone formation in plasma streams generated by MPC device operating with gases of different mass |
| title_short | Compression zone formation in plasma streams generated by MPC device operating with gases of different mass |
| title_sort | compression zone formation in plasma streams generated by mpc device operating with gases of different mass |
| topic | Динамика плазмы и взаимодействие плазма-стенка |
| topic_facet | Динамика плазмы и взаимодействие плазма-стенка |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81203 |
| work_keys_str_mv | AT marchenkoak compressionzoneformationinplasmastreamsgeneratedbympcdeviceoperatingwithgasesofdifferentmass AT ladyginams compressionzoneformationinplasmastreamsgeneratedbympcdeviceoperatingwithgasesofdifferentmass AT garkushaie compressionzoneformationinplasmastreamsgeneratedbympcdeviceoperatingwithgasesofdifferentmass AT petrovyuv compressionzoneformationinplasmastreamsgeneratedbympcdeviceoperatingwithgasesofdifferentmass AT solyakovdg compressionzoneformationinplasmastreamsgeneratedbympcdeviceoperatingwithgasesofdifferentmass AT cherednichenkotn compressionzoneformationinplasmastreamsgeneratedbympcdeviceoperatingwithgasesofdifferentmass AT makhlajva compressionzoneformationinplasmastreamsgeneratedbympcdeviceoperatingwithgasesofdifferentmass AT chebotarevvv compressionzoneformationinplasmastreamsgeneratedbympcdeviceoperatingwithgasesofdifferentmass AT staltsovvv compressionzoneformationinplasmastreamsgeneratedbympcdeviceoperatingwithgasesofdifferentmass AT yelisyeyevdv compressionzoneformationinplasmastreamsgeneratedbympcdeviceoperatingwithgasesofdifferentmass AT krauzvi compressionzoneformationinplasmastreamsgeneratedbympcdeviceoperatingwithgasesofdifferentmass AT marchenkoak formirovaniezonykompressiivplazmennyhpotokahmpkprirabotenagazahsraznymimassami AT ladyginams formirovaniezonykompressiivplazmennyhpotokahmpkprirabotenagazahsraznymimassami AT garkushaie formirovaniezonykompressiivplazmennyhpotokahmpkprirabotenagazahsraznymimassami AT petrovyuv formirovaniezonykompressiivplazmennyhpotokahmpkprirabotenagazahsraznymimassami AT solyakovdg formirovaniezonykompressiivplazmennyhpotokahmpkprirabotenagazahsraznymimassami AT cherednichenkotn formirovaniezonykompressiivplazmennyhpotokahmpkprirabotenagazahsraznymimassami AT makhlajva formirovaniezonykompressiivplazmennyhpotokahmpkprirabotenagazahsraznymimassami AT chebotarevvv formirovaniezonykompressiivplazmennyhpotokahmpkprirabotenagazahsraznymimassami AT staltsovvv formirovaniezonykompressiivplazmennyhpotokahmpkprirabotenagazahsraznymimassami AT yelisyeyevdv formirovaniezonykompressiivplazmennyhpotokahmpkprirabotenagazahsraznymimassami AT krauzvi formirovaniezonykompressiivplazmennyhpotokahmpkprirabotenagazahsraznymimassami AT marchenkoak formuvannâzonikompresíívplazmovihpotokahmpkprirobotínagazahzríznimimasami AT ladyginams formuvannâzonikompresíívplazmovihpotokahmpkprirobotínagazahzríznimimasami AT garkushaie formuvannâzonikompresíívplazmovihpotokahmpkprirobotínagazahzríznimimasami AT petrovyuv formuvannâzonikompresíívplazmovihpotokahmpkprirobotínagazahzríznimimasami AT solyakovdg formuvannâzonikompresíívplazmovihpotokahmpkprirobotínagazahzríznimimasami AT cherednichenkotn formuvannâzonikompresíívplazmovihpotokahmpkprirobotínagazahzríznimimasami AT makhlajva formuvannâzonikompresíívplazmovihpotokahmpkprirobotínagazahzríznimimasami AT chebotarevvv formuvannâzonikompresíívplazmovihpotokahmpkprirobotínagazahzríznimimasami AT staltsovvv formuvannâzonikompresíívplazmovihpotokahmpkprirobotínagazahzríznimimasami AT yelisyeyevdv formuvannâzonikompresíívplazmovihpotokahmpkprirobotínagazahzríznimimasami AT krauzvi formuvannâzonikompresíívplazmovihpotokahmpkprirobotínagazahzríznimimasami |