Basic plasma features of planar jet formed by capacitive RF discharge in atmosphere pressure argon

Upgraded method of determining basic parameters of weakly ionized plasma by means of photometric study of bremsstrahlung emission continuum in visible spectrum range is described. Time-averaged spatial distributions of electron temperature and density in planar plasma jet formed by capacitive RF discharge in atmosphere pressure argon at the discharge glow in a low-current α-mode are experimentally obtained.Описано вдосконалений метод визначення основних параметрів слабко іонізованої плазми шляхом фотометричного дослідження континууму гальмівного випромінювання у видимій області спектра. Експериментально отримано усереднені за часом просторові розподіли температури і густини електронів у пласкому плазмовому джеті, що формується за допомогою ємнісного ВЧ-розряду у аргоні атмосферного тиску при горінні розряду в слабкострумовому α-режимі.Описан усовершенствованный метод определения основных параметров слабо ионизированной плазмы путем фотометрического исследования континуума тормозного излучения в видимой области спектра. Экспериментально получены усредненные во времени пространственные распределения температуры и плотности электронов в плоском плазменном джете, который формируется с помощью емкостного ВЧ-разряда в аргоне атмосферного давления при горении разряда в слаботочном α-режиме

Influence of power source type on time dependence of the plasma parameters of a pulse discharge with a hollow cathode

Peculiarities of the time dependence of the plasma parameters of a pulsed discharge with a hollow cathode in low-pressure argon were experimentally determined when using two types of pulsed high-voltage power sources – voltage and current sources (pulse duration up to 10 ms, voltage up to 10 kV). It is shown that the use of pulsed current sources provides significantly more stable discharge glow in the working range of argon pressure variations (2.5…10)·10⁻⁴ Torr. At the same time, the temperature of plasma electrons of the discharge which was powered by a voltage source, was several times higher and could reach 40 eV.Експериментально знайдено особливості часових залежностей параметрів плазми імпульсного розряду з порожнистим катодом у аргоні низького тиску при використанні двох типів імпульсних високовольтних джерел живлення – джерел напруги та струму (тривалість імпульсів до 10 мс, напруга до 10 кВ). Показано, що використання імпульсних джерел струму забезпечує значно більш стабільне горіння розряду в робочому діапазоні змін тиску аргону (2.5…10)·10⁻⁴ Торp. У той же час температура електронів плазми розряду, який живився джерелом напруги, була в кілька разів більшою і могла сягати 40 еВ

Two stage plasma source for large scale beam generation

The operation of a cylindrical plasma accelerator with an anode layer in the mode of ion space charge accumulation and the use of an ion flow accelerated by a space charge is investigated. In particular, the presence of high voltage and diffusion modes with the formation of a secondary flow has been established. The output plasma flow current can reach 70% of the discharge current on the anode layer. The relationship between the connection scheme of the additional independent cathode and the plasma source parameters is shown.Досліджено роботу циліндричного плазмового прискорювача з анодним шаром у режимі накопичення об’ємного заряду іонів та використання потоку іонів, прискореного об’ємним зарядом. Зокрема, встановлено наявність високовольтного та дифузійного режимів з утворенням вторинного потоку. Струм вихідного плазмового потоку може сягати 70% розрядного струму на анодному шарі. Показано зв’язок між схемою підключення додаткового незалежного катодa та параметрами плазмового джерела

Anodic electron sheaths in low pressure hollow cathode discharge with large size anode

Researches of the features of “electron” sheath formed between the negative glow plasma and the anode of hollow cathode discharge in oxygen and nitrogen at low pressure are performed. Peculiarities of behavior of spatial distributions of current onto the anode, plasma density and electron temperature are determined at different gas pressure and discharge current.Проведены исследования свойств электронного слоя, формирующегося между плазмой отрицательного свечения и анодом разряда с полым катодом в кислороде и азоте низкого давления. Установлены особенности поведения пространственного распределния плотности тока на анод, плотности плазмы и электронной температуры при различных давлениях газов и разрядных токах.Проведено дослідження властивостей електронного шару, що формується між плазмою негативного світіння та анодом розряду з порожнистим катодом у кисні та азоті низького тиску. Встановлено особливості поведінки просторового розподілу густини струму на анод, густини плазми та електронної температури при різних тисках газів та розрядних струмах

Peculiarities of UV radiation from hollow cathode discharge plasma used for sterilization of medical articles

Influence of air and water molecules detached from the chamber walls under ion impacts on UV radiation from hollow cathode discharge plasma in oxygen, nitrogen, and air is studied. Dependencies of UV radiation intensity and dose on the discharge glow duration, working gas type and pressure, and the discharge power are determined.Исследовано влияние примесей молекул воздуха и воды, оторванных от стенок камеры под действием ионных ударов, на УФ-излучение плазмы разряда с полым катодом на кислороде, азоте и воздухе. Установлены зависимости интенсивности и дозы УФ-излучения от длительности горения разряда, вида рабочего газа, его давления и мощности в разряде.Досліджено вплив домішок молекул повітря та води, відірваних зі стінок камери під впливом іонних ударів, на УФ-випромінювання плазми розряду з порожнистим катодом на кисні, азоті та повітрі. Встановлено залежності інтенсивності та дози УФ-випромінювання від тривалості горіння розряду, виду робочого газу, його тиску та потужності в розряді

Photometric diagnostics of plasma of planar capacitive RF discharge in argon at 1 atm pressure

The results of study of the plasma parameters of radio frequency capacitive discharge with isolated electrodes in atmospheric-pressure argon by means of bremsstrahlung photometry in wavelength range 400…600 nm are presented. Time-averaged spatial distributions of the plasma electron temperature are experimentally obtained for low-current α-and high-current γ-modes of the discharge glow. The comparison of the experimental results with the preliminary data of the discharge computer modeling by a particle-in-cell method is presented.Наведено результати дослідження параметрів плазми високочастотного ємнісного розряду з ізольованими електродами в аргоні атмосферного тиску методом фотометрії її гальмівного випромінювання в спектральному діапазоні ≈ 400…600 нм. Експериментально отримано усереднені за часом просторові розподіли температури електронів плазми в слабкострумовому α- та сильнострумовому γ-режимах горіння розряду. Представлено порівняння експериментальних результатів з попередніми даними комп’ютерного моделювання розряду методом часток у комірці.Представлены результаты исследования параметров плазмы высокочастотного емкостного разряда с изолированными электродами в аргоне атмосферного давления методом фотометрии ее тормозного излучения в спектральном диапазоне ≈ 400…600 нм. Экспериментально получены усредненные по времени пространственные распределения температуры электронов плазмы в слаботочном α- и сильноточном γрежимах горения разряда. Представлено сравнение экспериментальных результатов с предварительными данными компьютерного моделирования разряда методом частиц в ячейке

Hollow cathode discharge in low pressure oxygen: transient mode

Glow characteristics of the discharge with cylindrical hollow cathode at oxygen pressure in a range of 0.015…0.09 Torr are determined. Dependencies of radial electric field in the plasma on the discharge parameters are defined, and particular fact of creation at pressure higher than ~ 0.06 Torr the potential barrier at the boundary between negative glow plasma and cathode layer, which limits ion escaping to the cathode. As well, limits of the discharge glow characteristics are determined, which result in appearance of the hollow cathode effect.Встановлено характеристики горіння розряду з циліндричним порожнистим катодом при тисках кисню 0,015…0,09 Торр. Знайдено залежності радіального електричного поля в плазмі від параметрів розряду, зокрема, встановлено факт утворення при тисках більше ~ 0,06 Торр потенціального бар’єру на границі між плазмою негативного світіння та катодним шаром, який обмежує вихід іонів на катод. Також встановлено граничні характеристики горіння розряду, при яких починає проявлятися ефект порожнистого катодa.Установлены характеристики горения разряда с цилиндрическим полым катодом при давлениях кислорода 0,015…0,09 Торр. Найдены зависимости радиального электрического поля в плазме от параметров разряда, в частности, установлен факт образования при давлениях больше ~ 0,06 Торр потенциального барьера на границе между плазмой отрицательного свечения и катодным слоем, ограничивающего уход ионов на катод. Также установлены граничные ха-рактеристики горения разряда, при которых начинает проявляться эффект полого катода

Peculiarities of atomic oxygen concentration measurement by means of actinometry in negative glow plasma of low pressure discharge in oxygen

This proceeding presents results of investigations of an influence of dissociative excitation and cascading processes on precision of oxygen dissociation degree measurement in negative glow plasma of low pressure discharge by means of actinometry based on emission of O (844.6 nm) and Ar (750.4 nm) with the use of different model and calculated shapes of electron energy distribution function.Представлены результаты исследования влияния процессов диссоциативного возбуждения и каскадирования при различных формах модельных и расчетных функций распределений электронов по энергиям на точность определения степени диссоциации кислорода в плазме отрицательного свечения разряда низкого давления методом актинометрии с использованием излучения линий О (844,6 нм) и Ar (750,4 нм).Представлено результати досліджень впливу процесів дисоціативного збудження та каскадування при різних формах модельних та розрахункових функцій розподілу електронів за енергіями на точність визначення дисоціації кисню в плазмі негативного світіння розряду низького тиску методом актинометрії з використанням випромінювання ліній О (844,6 нм) та Ar (750,4 нм)

Theoretical and experimental investigation of the plasma source with argon RF barrier discharge at atmospheric pressure

Glow characteristics of capacitive radio frequency discharge with isolated electrodes in atmospheric pressure argon in low-current α and high-current γ modes are determined experimentally and calculated by the hybrid hydro-dynamic model. Comparative analysis of obtained experimental data and simulated spatio-temporal distributions of concentrations of discharge plasma electrons and heavy species, mean energy of electrons in the RF barrier discharge enabled interpretation of the discharge structure peculiarities in low-current α, α-γ transition and high-current γ modes.Характеристики емкостного высокочастотного разряда с изолированными электродами в аргоне атмосферного давления в слаботочном α- и сильноточном γ-режимах установлены експериментально и рассчитаны с помощью гибридной гидродинамической модели. Сравнительный анализ полученных экспериментальных данных и смоделированных пространственно-временных распределений концентраций электронов и тяжелых частиц, средней энергии электронов в ВЧ-барьерном разряде дал возможность интерпретировать особенности структуры разряда в слаботочном α, переходном α-γ и сильноточном γ-режимах разряда.Характеристики ємнісного високочастотного розряду з ізольованими електродами в аргоні атмосферного тиску в слабкострумовому α- та сильнострумовому γ-режимах встановлено експериментально та розраховано за допомогою гібридної гідродинамічної моделі. Порівняльний аналіз одержаних експериментальних даних та змодельованих просторово-часових розподілів густин електронів та важких часток, середньої енергії електронів у ВЧ-бар’єрному розряді дав можливість інтерпретувати особливості структури розряду в слабкострумовому α, перехідному α-γ та сильнострумовому γ-режимах розряду

Peculiarities of glow modes of argon atmospheric pressure radio-frequency capacitive discharge with isolated electrodes

Glow characteristics of capacitive radio frequency discharge with isolated electrodes in low-current α and highcurrent γ modes are determined experimentally. It is shown that transition from α mode to γ mode occurs through a phase of coexistence of both modes in different parts of the discharge gap.Експериментально встановлено характеристики горіння ємнісного високочастотного розряду з ізольованими електродами в аргоні атмосферного тиску в слабострумовому (α) та сильнострумовому (γ) режимах. Показано, що перехід з режиму α в режим γ відбувається через фазу одночасного існування двох режимів в різних частинах розрядного проміжку.Экспериментально установлены характеристики горения емкостного высокочастотного разряда с изолированными электродами в слаботочном (α) и сильноточном (γ) режимах. Показано, что переход из режима α в режим γ происходит через фазу одновременного существования двух режимов в разных частях разрядного промежутка