RU163456U1 - DEVICE FOR SYNTHESIS OF FULLERENES AND ENDOEDRAL FULLERENES IN A ROTATING CARBON-HELIUM PLASMA - Google Patents
DEVICE FOR SYNTHESIS OF FULLERENES AND ENDOEDRAL FULLERENES IN A ROTATING CARBON-HELIUM PLASMA Download PDFInfo
- Publication number
- RU163456U1 RU163456U1 RU2015147088/05U RU2015147088U RU163456U1 RU 163456 U1 RU163456 U1 RU 163456U1 RU 2015147088/05 U RU2015147088/05 U RU 2015147088/05U RU 2015147088 U RU2015147088 U RU 2015147088U RU 163456 U1 RU163456 U1 RU 163456U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fullerenes
- axis
- circuit
- coordination
- coil
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Устройство для получения фуллеренов в углеродно-гелеевой плазме высокочастотной дуги при атмосферном давлении на переменном токе, включающее камеру с четным числом одинаковых горизонтальных электродов и одним вертикальным электродом, отличающееся тем, что камера является водоохлаждаемой герметичной металлической, а также тем, что устройство дополнительно содержит одновитковую катушку индуктивности, причем оси горизонтальных электродов перпендикулярны ее оси и лежат в ее плоскости, а ось вертикального электрода совпадает с осью этой катушки, при этом цепь согласования одновитковой катушки и цепи согласования разрядов подключены к общему генератору, причем цепь согласования одновитковой катушки состоит из усилителя, трансформатора и конденсатора, а каждая из цепей согласования разрядов включает фазовращатель, усилитель, трансформатор и последовательный колебательный контур, состоящий из конденсатора и катушки индуктивности.A device for producing fullerenes in a carbon-gel plasma of a high-frequency arc at atmospheric pressure on alternating current, including a chamber with an even number of identical horizontal electrodes and one vertical electrode, characterized in that the chamber is water-cooled sealed metal, and that the device further comprises a single-turn an inductor, and the axes of the horizontal electrodes are perpendicular to its axis and lie in its plane, and the axis of the vertical electrode coincides with the axis of this th coil, while the coordination circuit of a single-turn coil and the coordination circuit of discharges are connected to a common generator, the coordination circuit of a single-turn coil consisting of an amplifier, a transformer, and a capacitor, and each of the coordination circuits of the discharges includes a phase shifter, an amplifier, a transformer, and a series oscillatory circuit consisting of capacitor and inductor.
Description
Полезная модель относится к области плазменного синтеза наноматериалов и может быть использована для синтеза углеродных наноструктур.The utility model relates to the field of plasma synthesis of nanomaterials and can be used for the synthesis of carbon nanostructures.
Известно устройство, где в камере реактора осуществляется разряд между по крайней мере двумя графитовыми электродами, расположенными под углом друг к другу. В камере осуществляется дуговой разряд переменного тока. Внутри камеры подвешен вертикально водоохлаждаемый рукав. Между стенками реактора и рукавом есть зазор для конвективного потока плазмообразующего газа [WO 2014152062, МПК С01В 31/02, С25В 1/00, опубл. 25.09.20014 г.].A device is known where in the reactor chamber a discharge is carried out between at least two graphite electrodes located at an angle to each other. The chamber carries out an arc discharge of alternating current. A vertically water-cooled sleeve is suspended inside the chamber. Between the walls of the reactor and the sleeve there is a gap for the convective flow of plasma-forming gas [WO 2014152062, IPC С01В 31/02,
Недостатком данного устройства является то, что количество фуллеренов и тем более эндоэдральных фуллеренов, образующихся в углеродном конденсате, составляет малую величину. Это объясняется тем, что в такой геометрии область плазмы с высокой температурой плавно (недостаточно быстро) переходит в область плазмы с низкой температурой. Фуллерены, и, тем более эндоэдральные фуллерены, являясь более напряженными структурами, успевают перейти, в менее напряженные графитовые структуры.The disadvantage of this device is that the number of fullerenes and especially the endohedral fullerenes formed in the carbon condensate is small. This is explained by the fact that in this geometry the region of a plasma with a high temperature smoothly (not fast enough) passes into the region of a plasma with a low temperature. Fullerenes, and especially endohedral fullerenes, being more stressed structures, manage to transfer to less stressed graphite structures.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство по патенту [RU 2320536 МПК С01В 31/00, В82В 3/00, опубл. 27.03.2007 г.], описанное в дуговом способе синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении в потоке гелия. В камере располагается четное количество горизонтальных одинаковых графитовых электродов, выполненных в виде стержней, и один вертикальный электрод. Питание дуги осуществляется за счет применения источника переменного тока килогерцового диапазона и источника постоянного тока. Не менее 98% испаряющегося графита переходит в фуллеренсодержащую сажу, благодаря предложенной конфигурации, расположению электродов и питанию переменным током.The closest in technical essence to the claimed technical solution is the device according to the patent [RU 2320536 IPC С01В 31/00,
Недостатком устройства является то, что содержание фуллеренов в углеродном конденсате, низко. Это связано с тем, что температура и электронная концентрация, а самое главное их градиенты, только в малом, приповерхностном слое объема занятого плазмой, соответствуют оптимальным значениям сборки молекул фуллеренов.The disadvantage of this device is that the content of fullerenes in carbon condensate is low. This is due to the fact that the temperature and electron concentration, and most importantly their gradients, only in a small, near-surface layer of the volume occupied by the plasma correspond to the optimal assembly values of fullerene molecules.
Техническим результатом полезной модели является повышение содержания в углеродном конденсате фуллеренов на 4-6%.The technical result of the utility model is to increase the content of fullerenes in the carbon condensate by 4-6%.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для получения фуллеренов в углеродно-гелеевой плазме высокочастотной дуги, при атмосферном давлении на переменном токе, включающем камеру с четным числом одинаковых горизонтальных электродов и одним вертикальным электродом, новым является то, что камера является водоохлаждаемой герметичной металлической, а также тем, что устройство дополнительно содержит одновитковую катушку индуктивности, причем оси горизонтальных электродов перпендикулярны ее оси и лежат в ее плоскости, а ось вертикального электрода совпадает с осью этой катушки, при этом цепь согласования одновитковой катушки и цепи согласования разрядов подключены к общему генератору, причем цепь согласования одновитковой катушки состоит из усилителя, трансформатора и конденсатора, а каждая из цепей согласования разрядов включает фазовращатель, усилитель, трансформатор и последовательный колебательный контур, состоящий из конденсатора и катушки индуктивности.The technical result is achieved in that in a device for producing fullerenes in a carbon-gel plasma of a high-frequency arc, at atmospheric pressure on an alternating current, including a chamber with an even number of identical horizontal electrodes and one vertical electrode, the new one is that the chamber is a water-cooled sealed metal, and also the fact that the device further comprises a single-turn inductor, the axes of the horizontal electrodes being perpendicular to its axis and lying in its plane, and the vertical electrode coincides with the axis of this coil, while the matching circuit of a single-turn coil and the matching circuit of discharges are connected to a common generator, and the matching circuit of a single-coil coil consists of an amplifier, transformer and capacitor, and each of the matching circuits of discharges includes a phase shifter, amplifier, transformer and serial an oscillatory circuit consisting of a capacitor and an inductor.
На фиг. 1. представлена электрическая схема устройства.In FIG. 1. presents the electrical circuit of the device.
На фиг. 2. представлено схематическое изображение плазмы разряда.In FIG. 2. A schematic representation of the discharge plasma is presented.
Электрическая схема устройства представлена на фиг. 1., где 1 - водоохлаждаемая герметичная металлическая камера, 2, 2′, 3, 3′ - горизонтальные одинаковые графитовые электроды, 4 - вертикальный (центральный) графитовый электрод, 5 - генератор исходной частоты ТВЧ, 6 и 6′ - фазовращатель, 7, 7′ и 7″ - усилители мощности, Тр.1, Тр.1′ и Тр.2 - согласующие трансформаторы, 8, 8′ и 8″ - конденсаторы, 9, 9′ - катушки индуктивности, 10 - одновитковая катушка индуктивности.The electrical circuit of the device is shown in FIG. 1., where 1 is a water-cooled sealed metal chamber, 2, 2 ′, 3, 3 ′ are horizontal identical graphite electrodes, 4 is a vertical (central) graphite electrode, 5 is a high-frequency generator of the initial frequency, 6 and 6 ′ is a phase shifter, 7 , 7 ′ and 7 ″ are power amplifiers, Tr.1, Tr.1 ′ and Tr.2 are matching transformers, 8, 8 ′ and 8 ″ are capacitors, 9, 9 ′ are inductors, 10 are single-turn inductors.
Схематическое изображение плазмы разряда представлено на фиг. 2., где 2, 2′, 3, 3′ - горизонтальные одинаковые графитовые электроды, 4 - вертикальный (центральный) графитовый электрод, 11 - плазма разряда.A schematic representation of the discharge plasma is shown in FIG. 2., where 2, 2 ′, 3, 3 ′ are horizontal identical graphite electrodes, 4 is a vertical (central) graphite electrode, 11 is a discharge plasma.
Работает устройство следующим образом:The device operates as follows:
В водоохлаждаемой герметичной металлической камере 1 между электродами 2, 2′, 3, 3′ и 4 инициируется дуговой разряд путем их смыкания. Сигнал с генератора 5 поступает на усилитель 7, и через фазовращатели 6 и 6′ на усилители 7′ и 7″. Далее усиленный сигнал поступает на согласующие трансформаторы Тр.1, Тр.1′ и Тр.2. Затем напряжение подается на последовательные колебательные контура, состоящие из конденсаторов 8, 8′, 8″ и катушек индуктивности 9, 9′ и 10. Электрод 4 является промежуточным и ни с чем не соединяется.In a water-cooled sealed
В установку введена одновитковая катушка индуктивности 10, при этом оси электродов 2, 2′ и 3, 3′ обеспечивающих разряд, перпендикулярны оси катушки и лежат в ее плоскости, а ось электрода 4 совпадает с осью одновитковой катушки и перпендикулярна ее плоскости. Частоты тока в одновитковой катушке и токов разрядов между электродами совпадают, так как они через свои согласующие цепи подключены к общему генератору 5. Фазы токов обеих дуг, с помощью фазовращателей в их цепях согласования, устанавливаются одинаковыми и сдвинутыми на π/2 по отношению к току одновитковой катушки. Таким образом, данная схема (рис. 1) обеспечивает синфазность токов обеих дуг и сдвиг их фазы от фазы тока одновитковой катушки на π/2. В соответствии с законом Ампера , между магнитным полем одновитковой катушки и токами обеих дуг (рис. 1) возникает сила Лоренца, под действием которой оба разряда принимают форму дуги, лежащей в плоскости одновитковой катушки. Для описанных выше фазовых соотношений между токами мы имеем: .A single-
здесь, оси X и Y лежат в плоскости одновитковой катушки и совпадают с осями электродов 3, 2 и 3*, 2* соответственно, а ось Z перпендикулярна плоскости одновитковой катушки. Таким образом, сила Лоренца, действующая на дугу между электродами 3 и 2, , а между электродами 3*, 2*, .here, the X and Y axes lie in the plane of the single-turn coil and coincide with the axes of the
Т.е. полпериода разряд между электродами 2 и 3 имеет форму дуги смещенной в сторону электрода 2′ а полпериода в сторону электрода 3′ а разряд между 2′ и 3′ также полпериода имеет форму дуги смещенной в сторону 2. а полпериода в сторону электрода 3. Так как в промежутке между одной парой электродов находится другая пара электродов, то ток дуги между электродами 3-2 протекает уже по контуру 3-2′-2, в течение одного полупериода и 3-3′-2, в течении другого полупериода. Ток дуги, между электродами 3′-2′ протекает по контуру 3′-3-2′ в течение одного полупериода и 3′-2-2′ в течение другого полупериода. Таким образом, за счет силового воздействия магнитного поля на токи в разрядах и за счет привязки обоих разрядов ко всем четырем электродам, возникает плазменное кольцо, фиг. 2. В отличие от плазменного цилиндра поверхность плазменного кольца существенно больше, за счет чего и достигается увеличение производительности получения фуллеренов в представленной полезной модели.Those. half a period, the discharge between
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015147088/05U RU163456U1 (en) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | DEVICE FOR SYNTHESIS OF FULLERENES AND ENDOEDRAL FULLERENES IN A ROTATING CARBON-HELIUM PLASMA |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015147088/05U RU163456U1 (en) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | DEVICE FOR SYNTHESIS OF FULLERENES AND ENDOEDRAL FULLERENES IN A ROTATING CARBON-HELIUM PLASMA |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU163456U1 true RU163456U1 (en) | 2016-07-20 |
Family
ID=56412104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015147088/05U RU163456U1 (en) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | DEVICE FOR SYNTHESIS OF FULLERENES AND ENDOEDRAL FULLERENES IN A ROTATING CARBON-HELIUM PLASMA |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU163456U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2666856C1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-09-12 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Method for synthesis of endohedral fullerenes |
RU212813U1 (en) * | 2021-09-17 | 2022-08-09 | Акционерное Общество "Наука И Инновации" | DEVICE FOR PRODUCING FULLERENE MOLECULES WITH CONTROLLED PARAMETERS IN THE GAS PHASE IN EXCITED ELECTRONIC VIBRATIONAL STATES |
-
2015
- 2015-11-02 RU RU2015147088/05U patent/RU163456U1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2666856C1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-09-12 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Method for synthesis of endohedral fullerenes |
RU212813U1 (en) * | 2021-09-17 | 2022-08-09 | Акционерное Общество "Наука И Инновации" | DEVICE FOR PRODUCING FULLERENE MOLECULES WITH CONTROLLED PARAMETERS IN THE GAS PHASE IN EXCITED ELECTRONIC VIBRATIONAL STATES |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW201422525A (en) | Method and apparatus for manufacturing graphene sheet | |
RU163456U1 (en) | DEVICE FOR SYNTHESIS OF FULLERENES AND ENDOEDRAL FULLERENES IN A ROTATING CARBON-HELIUM PLASMA | |
CN107295740A (en) | It is a kind of to produce the device and method that homogeneous atmosphere depresses glow discharge | |
JPH0761803A (en) | Production of fullerene and carbon nanotube | |
RU2582697C1 (en) | Method for synthesis of endohedral fullerenes | |
Shi et al. | Electromagnetic characteristic of twin-wire indirect arc welding | |
CN100369810C (en) | Process for electric arc preparation of carbon nanomaterials in liquid controlled by magnetic field | |
CN208001395U (en) | Floating electrode amplified medium barrier discharge disperse plasma jet generating means | |
RU2483020C2 (en) | Method of synthesizing fullerene mix in plasma at barometric pressure | |
JP3214780U (en) | Simple environmentally friendly production facilities for nanocarbon materials | |
RU2522636C1 (en) | Microwave plasma converter | |
RU2489350C2 (en) | Method of producing carbon nanomaterials and device for its implementation | |
CN208802876U (en) | A kind of portable plasma preparation cup | |
Kia et al. | Electric field induced needle-pulsed arc discharge carbon nanotube production apparatus: Circuitry and mechanical design | |
JP2004220935A (en) | Apparatus and method for generating micro-plasma and plasma array microscope | |
RU2005138095A (en) | METHOD FOR FULLERENA MIXTURE SYNTHESIS IN PLASMA AT ATMOSPHERIC PRESSURE | |
KR101028215B1 (en) | Plasma generation apparatus | |
Raniszewski | Arc discharge plasma for effective carbon nanotubes synthesis | |
RU2666856C1 (en) | Method for synthesis of endohedral fullerenes | |
RU2010151535A (en) | MAGNETIC PLASMA REACTOR | |
US10763080B2 (en) | Simple and environment-friendly production equipment for carbon nanomaterials | |
CN109174986B (en) | A kind of auxiliary current power-up device and its application method in electro plasticity wire drawing | |
Yu et al. | Partitioned operation method for reactive oxygen species reactor array at atmospheric pressure | |
RU2225655C2 (en) | Nanotube production process | |
Xiao et al. | Improving of energy density in welding arc and its mechanism study |