Spectroscopic Diagnostic of Spark Discharge Plasma at Atmospheric Pressure

The emission of CuInSe2-based spark discharge plasma at atmospheric pressure in air has been investigated by optical emission spectroscopy method. The plasma was formed by action of the high voltage pulse generator (with nanosecond pulse) on the corresponding electrodes (CuInSe2 compound). The emission characteristics have been obtained for the spark discharge plasma at 3 mm interelectrode distance. It was established that the spark discharge plasma radiation was determined by decay products of the compound from which electrodes were made. The most suitable spectral lines for plasma diagnostics is atomic copper lines in the visible spectrum and atomic indium lines in UV (ultraviolet) and visible spectrum

Optical characteristics of gas-discharge plasma of atmospheric pressure barrier discharge on zinc diiodide vapor with helium mixtures

Investigations of the optical characteristics of a gas-discharge plasma of an atmospheric pressure barrier discharge on mixtures of zinc diiodide vapor with helium are presented. The repetition rate of the plasma pumping pulses was 130 kHz. The regularities were established: in the emission spectra of a barrier discharge plasma in the 400…750 nm range with a resolution 0.05 nm, in the temporal characteristics of voltage and current, and the radiation brightness dependences on the partial pressure of helium and nitrogen. The emission of exciplex ZnI* molecules with a maximum of intensity at λ = 602 nm, excimer molecules I₂*, and lines of zinc and helium atoms was revealed. The specific average radiation power in the spectral range Δλ = 550…650 nm was determinedwhich and it is equal to 34 mW/cm³.Представлено дослідження оптичних характеристик газорозрядної плазми бар'єрного розряду атмосферного тиску на сумішах парів дійодиду цинку з гелієм. Частота проходження імпульсів накачки плазми становила 130 кГц. Встановлено закономірності у спектрах випромінювання плазми бар'єрного розряду в діапазоні 400…750 нм з роздільною здатністю 0,05 нм, у часових характеристиках напруги і струму, у залежностях яскравості випромінювання від парціального тиску гелію і азоту. Виявлено випромінювання ексиплексних молекул ZnI* з максимумом інтенсивності при λ = 602 нм, ексимерних молекул I₂*, ліній атомів цинку і гелію. Визначено питому середню потужність випромінювання в спектральному діапазоні Δλ = 550…650 нм, яка мала величину 34 мВт/см³.Представлены исследования оптических характеристик газоразрядной плазмы барьерного разряда атмосферного давления на смесях паров дийодида цинка с гелием. Частота следования импульсов накачки плазмы составляла 130 кГц. Установлены закономерности в спектрах излучения плазмы барьерного разряда в диапазоне 400…750 нм с разрешением 0,05 нм, во временных характеристиках напряжения и тока, в зависимостях яркости излучения от парциального давления гелия и азота. Выявлено излучение эксиплексных молекул ZnI* с максимумом интенсивности при λ = 602 нм, эксимерных молекул I₂*, линий атомов цинка и гелия. Определена удельная средняя мощность излучения в спектральном диапазоне Δλ = 550…650 нм, которая имела величину 34 мВт/см³

Study of the Formation Conditions of Aluminum Oxide Nanoparticles in an Overstressed Nanosecond Discharge Between Aluminum Electrodes in a Mixture of Nitrogen and Oxygen

The results of the study of oscillograms of voltage, current, pulsed electric power and energy input into the plasma of an overstressed nanosecond discharge between aluminum electrodes in argon and mixtures of nitrogen with oxygen (100-1) at pressures in the range of 13.3-103.3 kPa are presented, the emission plasma spectra are studied. It is shown that in mixtures of nitrogen with oxygen at atmospheric pressure, nanoparticles of aluminum oxide (Al2O3) are formed, the luminescence of which manifests itself in the spectral range of 200-600 nm and which is associated with the formation of F-, F + - centers and more complex aggregate formations based on oxygen vacancies. Calculations of the electron-kinetic coefficients of plasma, transport characteristics, such as mean electron energies in the range 5.116-13.41 eV, are given. The electron concentration was 1.6 ∙ 1020 m-3 - 1.1 ∙ 1020 m-3 at a current density of 5.1 ∙ 106 A / m2 and l. 02 ∙ 107 A / m2 on the surface of the electrode of the radiation source (0.196 · 10-4 m2 ). Also drift velocities, temperatures and concentrations of electrons, specific losses of the discharge power for elastic and inelastic processes of collisions of electrons per unit of the total concentration of the mixture from the reduced electric field strength (E / N) for a mixture of aluminum, nitrogen, oxygen, rate constants of collisions of electrons with aluminum atoms on the E / N parameter in plasma on a mixture of aluminum vapor, oxygen and nitrogen = 30: 1000: 100000 Pa at a total mixture pressure of P = 101030 Pa are given

Piezo-, photo- and piezophotocatalytic activity of electrospun fibrous PVDF/CTAB membrane

A composite material based on polyvinylidene fluoride (PVDF) nanofibers modified with cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) was synthesized by coaxial electrospinning. The morphology and structure of the material were studied by SEM, FTIR spectroscopy, X-ray diffraction analysis, XPS, and the piezo-photo- and piezo-photocatalytic activity during the decomposition of the organic dye Methylene blue (MB) was studied. It is shown that the addition of CTAB promotes additional polarization of the PVDF structure due to ion-dipole interaction. It has been shown for the first time that the addition of CTAB promotes the photosensitivity of the wide-gap dielectric polymer PVDF (the band gap is more than 6 eV). It was demonstrated that the photocatalytic decomposition efficiency was 91% in 60 minutes. The material exhibits piezocatalytic activity – 73% in 60 minutes. Experiments on trapping active oxidizing forms have established that OH hydroxyl radicals play the main role in the photocatalytic process

Дослідження умов синтезу металевих і халькопіритових плівок з продуктів деструкції електродів перенапруженого наносекундного розряду в аргоні і повітрі

The characteristics of an overstressed bipolar discharge with a duration of 100-150 ns in argon and air, which was ignited between copper electrodes in argon, and also between an aluminum electrode and a chalcopyrite (CuInSe2) electrode in air, are presented. In the process of microexplosions of inhomogeneities on the working surfaces of the electrodes in a strong electric field, the vapor of copper, aluminum, and vapor of ternary chalcopyrite are introduced into the interelectrode gap. This creates the prerequisites for the synthesis of thin copper films and the synthesis of films based on quaternary chalcopyrite - CuAlInSe2, which can be deposited on a quartz plate installed near the center of the discharge gap. The optical characteristics of the plasma, as well as voltage pulses across the discharge gap of d = 1–2 mm, current pulses, and pulsed energy contributions to the discharge, have been investigated using emission spectroscopy with a high time resolution. The plasma emission spectra were thoroughly studied, which made it possible to establish the main decay products of the chalcopyrite molecule and the energy states of atoms and singly charged ions of aluminum, copper, and indium, which are formed in the discharge.Приведено характеристики перенапруженого біполярного розряду тривалістю 100-150 нс в аргоні і повітрі, який запалювався між електродами з міді в аргоні, а також між  електродом з алюмінію і електродом а халькопіриту (СuInSe2) в повітрі. В процесі мікровибухів неоднорідностей на робочих поверхнях електродів в сильному електричному полі в міжелектродний проміжок вносяться пари міді, алюмінію і пари потрійного халькопіриту. Це створює передумови для синтезу тонких плівок міді і синтезу плівок на основі четверного халькопіриту - CuAlInSe2, які можуть осаджувались на кварцовій пластині, встановленій поблизу від центру розрядного проміжку.  Методом емісійної спектроскопії з високим часовим розділенням досліджено оптичні характеристики плазми, а також імпульси напруги на розрядному проміжку величиною d = 1-2 мм, імпульси струму і імпульсний енергетичних внесок в розряд.  Ретельно досліджені спектри випромінювання плазми, що дозволило встановити основні продукти розпаду молекули халькопіриту і енергетичні стани атомів та однозарядних іонів алюмінію, міді і індію, які утворюються в розряді