On phenomena in ionized gases


Download 9.74 Mb.
Pdf ko'rish
bet54/85
Sana24.01.2018
Hajmi9.74 Mb.
#25134
1   ...   50   51   52   53   54   55   56   57   ...   85

References

 

[1] M. Miyashita et.al. Frontier of Applied Plasma 



Technology Vol.5 No2 (2012) 79.  

[2]M.  Miyashita  and  N.  Saito. 

arXive: 

1701.00897v1 

(2017).  

[3]M.  E.  Riley.  Sandia  Report  SAND95-0775 

UC-401 (1995). 

[4]Alan C. F. Wu et.al. J. Appl. Phys. 101 (2007) 

056105. 

Topic number 

253


h

o

e



p

E

 



2

 

 



c

c

9



l

T

c



E

f

w



f

w

l



e

l

XXXIII ICPIG



 

 

 Study o

Ce

Whi


thru

usin


allow

Two


plasm

cham


diffe

isoth


unde

 

1. Introducti

In recent 

have been stu

of applicatio

exploration  [

present pape

ECR plasma 

2. Experimen

Figure 1


The exper

compact EC

consists of a 

9 cm × Leng

larger expans

Two expansi

15 cm × Len

cm) were use

ECR heating

frequency. Th

with the sou

field for the E

which helps 

larger expans

exponentially

length, L

m

 = 9


G, July 9-14, 2017

of ECR pl

A. V


entre for Energ

ile considerable

sters have yet t

ng ECR based 

wing the plasm

o expansion ch

ma parameters

mber decreased

er for the two 

hermal, while 

erstand the resu

ion  

years magn

udied widely 

on ranging 

[1] to ion be

er behaviour

has been stud

ntal setup 

1 Experimental

rimental syste

CR plasma 

small stainle

gth 11.6 cm),

sion chamber

ion chambers

ngth 37 cm; (

ed. Ar plasm

g mechanism

he CEPS use

urce chamber)

ECR as well 

guide the pl

sion chamber

y in the expan

9.2 cm. 


7, Estoril/Lisbon, P

lasma exp

Verma, A. G



gy Studies, Indi

e work has bee

to be explored

plasma sourc

ma produced by

hambers with d

s during the exp

d along the axi

chambers. The

in bigger cha

ults in light of 

etized expan

because of th

from thruste

eam productio

of expandin

died. 

l setup with B 



em shown in F

source (CEP

ess steel sourc

 mounted co

r (stainless st

s of different

(II) ID 49 cm

ma was produ

 at 2.45 GH

es ring magne

) to provide 

as in the expa

lasma into th

r. It is found

nsion chambe

Portugal 



ansion in 

Ganguli, R. N



ian Institute of 

en carried out i

. The present w

ces for such a

y a small ECR 

different dimen

pansion. It was

is, but the den

e results indica

amber, it obey

1-D, gyro-aver

nding plasma

heir large span

ers for spac

on [2]. In th

g magnetized

vs z plot

 

Figure1 uses 



PS) [3] tha

ce section (ID

axially onto 

teel cylinder)

t sizes ((I) ID

m × Length 75

uced using th

Hz microwav

ets (concentri

the magneti

ansion region

he volume o

d that B fall

er with a scal



diverging 

 

Narayanan, R



 

f Technology, H

 

in Helicon thru



work therefore,

applications. T

R source to expa

nsions were us

s observed that

nsity and electr

ate that in the s

s a polytropic

raged fluid equ

as 




 



at 



). 





n, 


of 

ls 


 

3. Result

Axial 

500W m


0.5 mTo

carried 


variation

seen to 


different 

In set


field wh

slowly.  P

axial el

different

thermody

T

e

/n

e

γ

-1 



expansio


isotherm

isotherm


1.22. 

Using


along a f

along th


equation 

n

e

2



/[B

2

T

e

n

e



/B rem

axis, imp

system 

expansio


analysis

conferen


 

4. Refere

[1]  C


(2

[2]  W


02

[3]  A


T

magnetic

R. D. Tarey,



Hauz Khas, Ne

usters, potentia

, attempts to ex

he experiment

and into a bigg

sed to study th

t the electron d

ron temperature

smaller chamb

c law. An attem

uations.

  

ts and discus

measuremen

microwave pow

orr in the tw

out and co

n on axis. Mov

fall exponen

scale lengths

tup I the den

hile in setup 

Plots of log

10

lectron temp



for the 

ynamic relati

constant, it is

on in the 

mal (γ

e

≈1) wh



mal, but varie

g gyro-averag

field line, it ca

he field line

of state 

]

≈constant. E



main a constan

plying isothe

II,  n

e

 scales



on does not 

need to be d

nce. 

ences 

C. Charles, J.

2009) 163001

W. Lu et.al, 

2A738. 

 

A. Ganguli



Technol.25, 2

c field geom

 D. Sahu 



w Delhi, India

al of ECR base

xplore the poss

ts were carrie

ger expansion c

e geometrical 

density in the e

e variation sca

ber plasma exp

mpt has been 



ssion 

nt of electr

wer and Ar n

wo expansion

mpared with

ving away fro

ntially in bot

s. 


 

nsity fall foll

II the densit

0

(T



e

) vs log


10

perature vari

two set 

ion for a po

s inferred tha

diverging  m

hile in setup 

s as given b

ged fluid eq

an be shown 

s obeys the

and tha


Experiments in

nt along the f

ermal expans

s as B

s

 wh


remain iso

done and wil



 Phys. D. Ap

1. 


Rev. Sci. Ins

et.al,  Plasm

2 (2016) 2502

To

metry 



a,110016 

ed plasma 

sibility of 

d out by 

chamber. 

effect on 

expansion 

ale length 

pansion is 

made to 


on density 

neutral pressu

n chambers

h magnetic 

om the source

th cases but 

lows the mag

ty decreases 

(n

e

)  show tha



iations are

ups. From

olytropic pro

at in setup I pl

magnetic fiel

II it is no lo

by the value, 

quations that 

that the expa

e double-adia

at the qua

n setup I yield

field lines nea

sion. Howeve

ere  s<1 and

thermal. Det

ll be present

ppl. Phys.,42

strum.,  87, (2



ma Sources 

26. 

opic number 9

n

e

 at 



ure of 

were 


field 

n

e

 is 


with 

gnetic 


more 

at the 


very 

the 


ocess, 

lasma 


ld is 

onger 


γ

e

  ≈ 



hold 

nsion 


abatic 

antity 


d that 

ar the 


er, in 

d the 


tailed 

ted in 


2, 16, 

2016) 


Sci. 

 

254



XXXIII ICPIG, July 9-14, 2017, Estoril/Lisbon, Portugal 

 

 



LIBS technique, a useful tool for a rapid discrimination between meteorite 

and meteor-wrong 

 

G.S. Senesi



P

1

P



U

P. Manzari



2

P

, G. Tempesta



P

3

P



, G. Agrosì

P

3



P

, A.A. Touchnt

4

, A. Ibhi



5

, O. De Pascale

1

 

 



P

1

P

 CNR – Istituto di Nanotecnologia (NANOTEC) – PLasMI Lab, Bari, Italy  

P

2

P

 Istituto Nazionale di Astrofisica - Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (INAF-IAPS), Roma, Italy  

3

3

P

 Dipartimento di Scienze della Terra e Geoambientali (DiSTeGeo), University of Bari, Bari, Italy 



 

3

4

P

 

3

Department of Physics and Earth Sciences, University of Ferrara, Ferrara, Italy 

3

5

 Petrology, Metallogeny and Meteorites Laboratory, University of Ibn Zohr - Agadir, Morocco

 

 



In the last years meteorite hunting and business are increasing due to the high attention given to 

space  materials  studies  and  discoveries.  In  some  cases,  meteorites,  in  particular  iron  meteorites, 

sometimes can be confused with meteor-wrongs that may consist of artifacts or terrestrial rocks or 

minerals. With respect to traditional techniques used to analyze geological samples, laser induced 

breakdown  spectroscopy  (LIBS)  shows  significant  advantages,  including  versatility,  minimal 

destructivity,  no  carbon  coating,  low  operating  costs,  rapidity  of  analysis  and  sensitivity  to  light 

elements.  In  particular,  results  of  LIBS  analyses  showed  no  Ni  presence  in  analysed  fragments, 

thus confirming the high potentiality of this technique in discriminating a meteorite from a meteor-

wrong. 

 

Freshly fallen meteorites often stand out from the 



run-of-the-mill  earth-rocks  and  typically  show  a 

fusion  crust,  i.e.  a  blackened,  charred-looking 

exterior,  which  is  the  result  of  the  meteor  passage 

through  earth  atmosphere.

 

Meteorite  business  is 



becoming  progressively  important  in  the  Saharian 

area. For example, nowadays Morocco is one of the 

main  exporters  of  meteorites  in  the  world. 

Unfortunately,  a  number  of  natural  or  manmade 

objects  exist,  named  “meteor-wrongs”,  which 

simulate  some  or  all  typical  features  of  true 

meteorites, especially iron meteorites.  

Visual  methods  used  to  identify  a  meteorite  in  the 

field are sometimes not fully exhaustive thus the use 

of sophisticated analytical laboratory techniques can 

be  required  to  verify  the  extraterrestrial  origin  of 

especially  iron  meteorites.  These  techniques  are 

generally  based  on  the  destructive  and  expensive 

analysis  of  the  Ni  content  in  the  sample.  In  this 

study,  some  whole  presumed  meteorite  fragments 

collected in a dry valley located half way from two 

villages,  Imilchil  and  Agoudal,  in  the  High  Atlas 

Mountains  in  Morocco,  where  an  iron  meteorite 

named  Agoudal  was  discovered  recently  [1],  were 

analysed  quantitatively  by  a  portable  double-pulse 

micro-laser-induced  breakdown  spectroscopy  (DP-

µLIBS)  system  associated  with  an  optical 

microscope to verify if they were true meteorites [2]. 

The  morphological  and  chemical  analyses  of  the 

fragments were also validated by SEM-EDS. 

No  Ni  presence  resulted  from  LIBS  analysis, 

which was confirmed by a further deeper SEM-EDS 

analysis  and  by  chemical  maps  that  showed  the 

occurrence 

of 


spheroidal 

graphite. 

The 

microstructures  were  consistent  with  P  bearing  iron 



materials. These results suggested that the fragments 

studied consist of possibly ancient fragments of cast 

iron.  

In  conclusion,  DP-µLIBS  can  represent  a 



promising advanced analytical technique to obtain a 

fast  and  reliable  chemical  analysis  able  to 

discriminate between a true meteorite and a meteor-

wrong. 


 

 

Fig. 1. Meteor-wrong fragment found in Morocco.  



 

 References 

[1]  H.  Chennaoui  Aoudjehane,  L.A.J.  Garvie, 

C.D.K.  Herd,  G.  Chen,  M.  Aboulahris,  76th  Meet. 

Meteoritical Soc. (Edmonton, Canada), (2013) 5026. 

[2]  G.S.  Senesi,  G.  Tempesta,  P.  Manzari,  G. 

Agrosi,  Geostandards  and  Geoanalytical,  40  (2016) 

533. 

17  


255

XXXIII ICPIG, July 9-14, 2017, Estoril/Lisbon, Portugal 

 

 



 

5

 

 

N

2

 influence on the vibrational distribution of the asymmetric level of CO

2

 

L. Terraz

1

, T. Silva



1

, D. Nina

1

, N. Pinhão



1

, O. Guaitella

2

 and V. Guerra



1

 



Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Portugal 

2

 LPP, Ecole Polytechnique, UPMC, Université Paris Sud-11, CNRS, Palaiseau, France 

Abstract: This work contributes towards a detailed kinetic model to study the plasma chemistry in CO

2

-



N

2

  plasmas,  in  order  to  explore  the  possibility  of  admixing  nitrogen  to  enhance  CO



2

  dissociation.  A 

particular interest is dedicated to the pumping of the asymmetric vibrational mode of CO

2

, considered 



as a promising way for the CO

2

 dissociation at lower energy costs than by direct electronic impact. For 



this  purpose,  0-D  simulations  are  performed  reproducing  the  conditions  of  the  experiments  lead  in 

parallel at LPP. The input data of the simulations must comprise sets of reaction rates for the vibrational-

translational exchanges (VT) and the vibrational-vibrational exchanges (VV) between N

2

, CO



2

 and the 

derived products. This presentation focus on the computation and the validation of these data sets and 

the first results obtained from a simplified kinetic model.  



1.

 

Introduction

 

Carbon  dioxide  dissociation  is  a  way  of  both 

reducing  one  of  the  main  greenhouse  gases  and 

providing  a  source  of  synthetic  fuels,  avoiding  the 

carbon footprint and the restructuring problems linked 

to energy distribution. Non-equilibrium plasmas seem 

to be a very interesting medium to efficiently dissociate 

the CO


2

 molecule, with reported energy efficiencies of 

about 45% under industrial conditions [1, 2]. This work 

explores  the  possibilities  of  admixing  nitrogen  to  the 

CO

2

 plasma to enhance the dissociation efficiency. The 



aim is to develop a kinetic model to study the plasma 

chemistry in CO

2

-N

2



 plasmas.  

2.

 

Discussion 

The VT and VV reaction rates between CO

2

 and N


molecules have been computed for the first vibrational 

levels,  using  a  temperature  power  law  which  fits  the 

results  from  previous  experiments  [3].  For  the  upper 

levels these rates have been scaled using the SSH theory 

[4].  In  total,  vibrational  levels  up  to  v≤5  for  N

2

,  and 


v

1

≤3, v



2

≤6, v


3

≤5 for the symmetric stretching, bending 

and asymmetric stretching modes of CO

2

, respectively, 



are taken into account in the model.  

Figure 1 shows the time evolution of the population 

of  the  CO

2

(00



0

1)  level  in  the  afterglow  of    a  dc 

discharge for p=5 Torr. The gas temperature profile in 

the afterglow and the initial densities of CO

2

 molecules 



in  the  different  vibrational  modes  are  taken  from 

experiments  in  a  pure  CO

2

  dc  discharge  at  a  current 



I=50  mA.  The  results  confirm  the  potential  of  N

2

 



addition to enhance the vibrational pumping of the CO

2

 



asymmetric  mode,  whenever  the  characteristic 

vibrational temperature of N

2

 is larger than that of the 



CO

2

 asymmetric mode. 



 

3.

 

References 

[1] A. Fridman, Cambridge University Press (2008) 

9, 54. 

[2]  G.  J.  van  Rooij  et  al.,  Faraday  Discuss.  183 



(2015) 233.  

[3] S. Heijkers et al., J. Phys. Chem. C (2015) 199, 

12815-12828. 

[4] T. Kozák and A. Bogaerts, Plasma Sources Sci. 

Technol. 23 (2014) 045004. 

 

 



Fig.1:  Time  evolution  of  the  population  of  CO

2

(00



0

1) 


level  in  a  CO

2

-N



2

  afterglow,  at  5  Torr,  for  different  N

2

 

concentrations and vibrational temperatures.  



 

Acknowledgments:  This  work  was  partially 

supported  by  the  Portuguese  FCT,  under  Projects 

UID/FIS/50010/2013  and  PTDC/FIS-PLA/1420/ 

2014 (PREMiERE). VG was partially supported by 

LABEX  Plas@par  under  the  project  ANR-11-

IDEX-0004-02. 

256


XXXIII ICPIG, July 9-14, 2017, Estoril/Lisbon, Portugal 

 

 



Two-Dimensional Electron Density Distribution over Positive Primary 

Streamer Propagating in Atmospheric-Pressure Air

 

Y. Inada



1

P



U

R. Ono


2

P

, A. Kumada



2

P

, K. Hidaka



2

 

, M. Maeyama



1

P

 



 

P

1

P

 Division of Mathematics, Electronics and Information Sciences, Saitama University, Saitama, Japan  

P

2

P

 Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, Tokyo, Japan 

 

Elucidating the electron density of streamer discharges propagating in atmospheric-pressure air is 



critical for achieving a systematic understanding of the production mechanisms of reactive species. 

Using Shack-Hartmann type laser wavefront sensors with a temporal resolution of 2 ns, we carried 

out  single-shot  two-dimensional  electron  density  measurements  over  positive  primary  streamers 

generated in a 13-mm air gap between pin-to-plate electrodes. The electron density over the positive 

primary streamers decayed in a range of 10

15

 cm



-3

 during the propagation. The decay time constant of 

the electron density in the primary streamer channels was estimated to be ~2 ns. The distribution 

widths  of  the  electron  density  were  in  good  agreement  with  those  of  the  light  emission,  typically 

ranging from 0.8 to 1.5 mm. 

 

1. Introduction 

The  electron  density  of  streamer  discharges 

propagating  in  atmospheric-pressure  air  is  crucially 

important  for  systematic  understanding  of  the 

production mechanisms of reactive species utilized in 

wide ranging applications such as medical treatment, 

plasma-assisted  ignition  and  combustion,  ozone 

production  and  environmental  pollutant  processing. 

However,  electron  density  measurement  during  the 

propagation of the atmospheric-pressure streamers is 

extremely  difficult  by  using  the  conventional 

localized  type  measurement  systems  due  to  the 

irreproducibility  in  the  discharge  paths.  In  order  to 

overcome 

the 


difficulties, 

single-shot 

two-dimensional  electron  density  measurement  was 

conducted  by  using  a  Shack-Hartmann  type  laser 

wavefront sensor. The Shack-Hartmann sensors were 

applied  to  pulsed  positive  primary  streamer 

discharges generated in an air gap. 

2. Experimental setup and results 

The  temporal  resolution  of  the  Shack-Hartmann 

sensors  was  2  ns,  which  was  equal  to  the  exposure 

time of the installed two ICCD cameras. The spatial 

resolution  was  determined  by  the  pitch  of  the 

microlens arrays, which was 300 

m. 


Pulsed  positive  streamer  discharges  were 

generated in a 13-mm gap installed in open air. The 

air gap was composed of a brass plate cathode and a 

stainless-steel pin anode, whose tip radius was 80 

m. 


Figure  1  shows  voltage  and  current  waveforms  for 

the  streamer  discharge  in  atmospheric-pressure  air. 

The voltage rise-rate was 0.83 kV/ns. 

Figure 2 shows that the electron densities at 5 ns 

after streamer initiation ranged from 5 to 7×10

15

 cm



-3

while the electron density at the time of the streamer 



initiation  was  8-9×10

15

  cm



-3

.  In  the  process  of 

streamer propagation, the electron density decreased 

with increasing time. On the other hand, the electron 

density  widths  distributed  uniformly  along  the 

y-direction at the timing of  the  streamer  occurrence 

and 5 ns after the streamer initiation. The decay time 

constant  of  the  electron  density  in  the  primary 

streamer  channels  was  estimated  to  be  ~2  ns  from 

the  streamer  propagation  speed  of  9×10

5

  m/s.  The 



half-maximum  full-widths  of  the  electron  density 

distributions  were  in  good  agreement  with  those  of 

the light emission profiles, typically ranging from 0.8 

to 1.5 mm. 

 

Figure 1. Current and voltage waveforms for air 



streamer discharge. 

 

Figure 2. Two-dimensional electron density 



distribution at 5 ns after air streamer initiation. 

10 


257

XXXIII ICPIG, July 9-14, 2017, Estoril/Lisbon, Portugal 

 

 



Download 9.74 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   50   51   52   53   54   55   56   57   ...   85




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling