Интерферометрическая диагностика температуры газа в разряде, поддерживаемом сверхвысокочастотным излучением гиротрона с частотой 24 ГГц в потоке аргона при атмосферном давлении

Экспериментально исследован разряд атмосферного давления, поддерживаемый миллиметровым излучением гиротрона в потоке аргона. Двумя независимыми методами измерено пространственное распределение температуры газа в плазменной струе, выходящей из конического сопла волноводного плазмотрона. Методом оптической интерферометрии и методом термозондов показано, что даже при мощности сверхвысокочастотного нагрева в несколько десятков ватт удаётся создать на выходе из сопла слабоионизованную плазму, в которой температура газа достигает значений порядка 1 000 K и равномерно спадает в постразрядной области. Применённый в работе интерферометрический метод позволяет получить мгновенную полную пространственную картину распределения температуры газа в плазменном факеле при однократном прохождении пробного лазерного луча через исследуемую среду, что позволяет наблюдать сложную динамику конвективных процессов при истечении плазмы и горячего газа из отверстия в плазмотроне.

На английском языке

Interferometry diagnostics of gas temperature in a discharge sustained by microwave radiation of a 24-GHz gyrotron in an argon flow under atmospheric pressure

Murzanev A.A., Mansfeld D.A., Chekmarev N.V., Sintsov S.V., Viktorov M.E., Preobrazhensky E.I. and Vodopyanov A.V.

We study experimentally an atmospheric pressure discharge sustained by millimeter-wave gyrotron radiation in an argon flow. Two independent methods were employed to measure the spatial distribution of gas temperature in the plasma jet emerging from the conical nozzle of a waveguide plasmatron. Using the method of optical interferometry and the method of thermoprobes, it has been shown that even with a microwave heating power of several tens of watts a weakly ionized plasma, in which the gas temperature reaches about 1000 K and declines uniformly in the post-discharge region, can be created at the nozzle outlet. The interferometric method used in this work gives an instantaneous complete spatial picture of the gas temperature distribution in the plasma torch during a single passage of a test laser beam through the medium under study. This permits one to observe the complex dynamics of convective processes when the plasma and hot gas flow out of the hole in the plasmatron.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2024_67_06_491

Пример ссылки для цитирования:

Мурзанев А.А., Мансфельд Д.А., Чекмарев Н.В., Синцов С.В., Викторов М.Е., Преображенский Е.И., Водопьянов А.В. Интерферометрическая диагностика температуры газа в разряде, поддерживаемом сверхвысокочастотным излучением гиротрона с частотой 24 ГГц в потоке аргона при атмосферном давлении // Изв. вузов. Радиофизика. 2024. Т. 67, № 6. C. 491–499.