RU2704566C1 - Method of determining values of parameters of a discharge circuit with a capacitive energy accumulator loaded on a gas-discharge interelectrode gap, which provide maximum energy efficiency of producing nanoparticles in a pulsed gas discharge - Google Patents
Method of determining values of parameters of a discharge circuit with a capacitive energy accumulator loaded on a gas-discharge interelectrode gap, which provide maximum energy efficiency of producing nanoparticles in a pulsed gas discharge Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704566C1 RU2704566C1 RU2018146730A RU2018146730A RU2704566C1 RU 2704566 C1 RU2704566 C1 RU 2704566C1 RU 2018146730 A RU2018146730 A RU 2018146730A RU 2018146730 A RU2018146730 A RU 2018146730A RU 2704566 C1 RU2704566 C1 RU 2704566C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- discharge
- gas
- interelectrode
- voltage
- gap
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способам прямого применения электрической энергии путем оптимального контроля электрических импульсов тока через параметры разрядного контура, создаваемых в процессах разряда емкостных накопителей энергии через газоразрядные промежутки, для получения наночастиц в импульсном газовом разряде посредством электрической эрозии электродов, в том числе из металлов, сплавов и полупроводников.The invention relates to methods for the direct use of electric energy by optimal control of electric current pulses through the parameters of the discharge circuit created in the discharge processes of capacitive energy storage devices through gas-discharge gaps, to obtain nanoparticles in a pulsed gas discharge by electric erosion of electrodes, including from metals, alloys and semiconductors.
В таких процессах как правило только часть энергии, запасенной в заряженном емкостном накопителе, выделяется при разряде в газоразрядном межэлектродном промежутке. Именно эта часть энергии накопителя расходуется на получение наночастиц. Другая значительная часть энергии накопителя рассеивается в соединительных токоведущих шинах и в самом емкостном накопителе в виде джоулева тепла. При этом энергия, выделяемая в газоразрядном промежутке за один разрядный импульс тока, не должна превышать определенную величину, равную примерно W=70 мДж/импульс для ряда материалов электродов (Ag, Cu и др.), превышение которой приводит к появлению в спектре получаемых частиц нежелательной фракции частиц микронных размеров. Величина этой энергии может зависеть от типа материала электродов, в частности, для тугоплавких металлов оказывается выше указанного значения, и устанавливается эмпирическим путем.In such processes, as a rule, only a part of the energy stored in a charged capacitive storage is released during a discharge in a gas-discharge interelectrode gap. It is this part of the storage energy that is spent on obtaining nanoparticles. Another significant part of the drive energy is dissipated in the busbars and in the capacitive drive itself in the form of Joule heat. In this case, the energy released in the gas-discharge gap for one discharge current pulse should not exceed a certain value equal to approximately W = 70 mJ / pulse for a number of electrode materials (Ag, Cu, etc.), the excess of which leads to the appearance in the spectrum of the resulting particles unwanted fraction of micron sized particles. The magnitude of this energy may depend on the type of material of the electrodes, in particular, for refractory metals it is higher than the specified value, and is established empirically.
С другой стороны, выделяемая в газоразрядном межэлектродном промежутке энергия, как установлено экспериментально, приводит к получению большего массового количества наночастиц при меньшей величине межэлектродного промежутка. Однако возможность уменьшения величины межэлектродного промежутка снизу ограничена значениями порядка 0,5-2,0 мм, поскольку при меньших зазорах проявляется эффект переноса и осаждения наночастиц на противоположный электрод, а также эффект нестабильности пробоя газового промежутка из-за развития шероховатости поверхности электрода на уровне порядка 10 микрон. Учет данных физических эффектов приводит к целесообразности выбирать величину межэлектродного промежутка минимальной из указанного диапазона.On the other hand, the energy released in the gas-discharge interelectrode gap, as established experimentally, leads to a larger mass number of nanoparticles with a smaller interelectrode gap. However, the possibility of reducing the interelectrode gap from below is limited by values of the order of 0.5–2.0 mm, since the effect of transfer and deposition of nanoparticles on the opposite electrode, as well as the instability of breakdown of the gas gap due to the development of the surface roughness of the electrode at the level of 10 microns. Accounting for these physical effects leads to the advisability of choosing the minimum interelectrode gap from the specified range.
Таким образом, максимальной энергоэффективности получения наночастиц в импульсном газовом разряде в межэлектродном промежутке соответствуют значения параметров разрядного контура с емкостным накопителем энергии, при которых устанавливается минимально возможный межэлектродный промежуток и в нем за один разрядный импульс выделяется максимальная энергия W, при которой реализуется получение наночастиц без частиц микронной фракции. В настоящем способе реализуют определение значений параметров подобного разрядного контура, обеспечивающих максимальную энергоэффективность получения наночастиц в импульсном газовом разряде.Thus, the maximum energy efficiency of obtaining nanoparticles in a pulsed gas discharge in the interelectrode gap corresponds to the parameters of the discharge circuit with a capacitive energy storage, at which the minimum possible interelectrode gap is established and the maximum energy W is released in it for one discharge pulse, at which the production of nanoparticles without particles is realized micron fraction. The present method implements the determination of the values of the parameters of such a discharge circuit, providing maximum energy efficiency of obtaining nanoparticles in a pulsed gas discharge.
Известен ряд технических решений в виде устройств и способов, предназначенных для получения наночастиц в импульсном газовом разряде, создаваемом с использование разрядного контура с нагруженным на газоразрядный межэлектродный промежуток емкостным накопителем энергии. В Патенте Кореи № KR 100860590 В1 [1] описывается способ получения наночастиц посредством импульсного разряда емкостного накопителя энергии на межэлектродный газоразрядный промежуток с металлическими электродами. Недостатком технических решений, представленных в данном патенте, является отсутствие возможности оптимизации выделяемой в газоразрядном промежутке энергии и производительности получения наночастиц. В обзорах [2-3] описываются устройства и способ контроля процессов получения наночастиц посредством электрической эрозии электродов из металлов и сплавов в импульсном газовом разряде, создаваемом посредством разряда емкостного накопителя энергии. Контролируется используемая энергия по энергии заряда емкостного накопителя, устанавливается энергетическая целесообразность использования минимального межэлектродного промежутка размером порядка 0,5-2,0 мм.A number of technical solutions are known in the form of devices and methods for producing nanoparticles in a pulsed gas discharge created using a discharge circuit with a capacitive energy storage device loaded onto a gas-discharge interelectrode gap. Korean Patent No. KR 100860590 B1 [1] describes a method for producing nanoparticles by pulsed discharge of a capacitive energy storage device into an interelectrode gas-discharge gap with metal electrodes. The disadvantage of the technical solutions presented in this patent is the lack of optimization of the energy released in the gas-discharge gap and the productivity of nanoparticle production. The reviews [2-3] describe the device and method for monitoring the processes of obtaining nanoparticles by electrical erosion of electrodes from metals and alloys in a pulsed gas discharge created by the discharge of a capacitive energy storage device. The used energy is controlled by the charge energy of the capacitive storage, the energy feasibility of using the minimum interelectrode gap of about 0.5-2.0 mm in size is established.
Наиболее близким аналогом является способ и оборудование получения ультрамелких частиц, описанный в патенте US 5062936 A [4]. Данный способ предполагает создание импульса разрядного тока через газоразрядный межэлектродный промежуток посредством управляемого включения разряда емкостного накопителя энергии. Межэлектродный промежуток устанавливают регулируемым, в соответствии с электрической прочностью газовой атмосферы и напряжением заряда накопителя энергии. Предложенный способ имеет три недостатка: отсутствие возможности контроля энергии, выделяемой непосредственно в межэлектродном промежутке, отсутствие возможности выбора оптимального значения размера межэлектродного промежутка и высокое эквивалентное омическое электросопротивление разрядного контура из-за включения в контур управляемого ключа.The closest analogue is the method and equipment for producing ultrafine particles described in patent US 5062936 A [4]. This method involves the creation of a pulse of a discharge current through a gas-discharge interelectrode gap by means of a controlled inclusion of a discharge of a capacitive energy storage device. The interelectrode gap is set adjustable, in accordance with the electric strength of the gas atmosphere and the charge voltage of the energy storage. The proposed method has three drawbacks: the inability to control the energy released directly in the interelectrode gap, the inability to choose the optimal value of the interelectrode gap size and the high equivalent ohmic electrical resistance of the discharge circuit due to the inclusion of a controlled key.
Прототипом изобретения является импульсный газоразрядный генератор и процесс получения наночастиц с его использованием, описанный в патенте KR 20180008166 А [5]. Для повышения массовой производительности получения наночастиц в генераторе предусматривают регулирование межэлектродного промежутка в диапазоне 0,5-3 мм, что позволяет определенным образом контролировать полную используемую энергию емкостного накопителя при самопробое газового промежутка. Недостатком данного способа и устройства, как и других известных импульсных газоразрядных генераторов аэрозолей с емкостным накопителем энергии, является отсутствие возможности контроля энергии, выделяемой непосредственно в межэлектродном промежутке. Следовательно, оказывается невозможным определять значений параметров разрядного контура с емкостным накопителем энергии, обеспечивающих максимальную энергоэффективность получения наночастиц в газоразрядном промежутке.The prototype of the invention is a pulsed gas-discharge generator and a process for producing nanoparticles using it, as described in patent KR 20180008166 A [5]. To increase the mass productivity of nanoparticle production in the generator, the interelectrode gap is regulated in the range of 0.5-3 mm, which allows a certain way to control the total energy used of the capacitive storage during self-breakdown of the gas gap. The disadvantage of this method and device, as well as other known pulsed gas-discharge aerosol generators with capacitive energy storage, is the inability to control the energy released directly in the interelectrode gap. Therefore, it turns out to be impossible to determine the values of the parameters of the discharge circuit with a capacitive energy storage device that provide maximum energy efficiency in the production of nanoparticles in the gas-discharge gap.
Технической задачей, решаемой в представленном изобретении, является разработка способа определения значений параметров разрядного контура с нагруженным на газоразрядный межэлектродный промежуток емкостным накопителем энергии, обеспечивающих максимальную энергоэффективность получения наночастиц в импульсном газовом разряде.The technical problem to be solved in the present invention is the development of a method for determining the values of the parameters of the discharge circuit loaded with a capacitive energy storage device loaded onto the gas-discharge gap, ensuring maximum energy efficiency of producing nanoparticles in a pulsed gas discharge.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что способ определения оптимальных значений параметров разрядного контура предполагает использование разрядного контура с тестовым емкостным накопителем энергии с низкими внутренними потерями, подключенный к межэлектродному газовому промежутку шинами с минимально возможным электросопротивлением, также содержащий источник напряжения для зарядки емкостного накопителя, измеритель импульсного разрядного тока в контуре и измеритель активного напряжения на межэлектродном промежутке в процессе импульсного газового разряда, зазор между электродами устанавливают минимальным, при котором исключен перенос электродного материала на противоположный электрод и шероховатость поверхности электродов не влияет на стабильность межэлектродного газового пробоя, по величине зазора вычисляют значение напряжения пробоя газового межэлектродного промежутка, соответствующего напряжению заряда емкостного накопителя, по измеренным импульсному разрядному току, импульсному активному напряжению на межэлектродном промежутке и значениям емкости и напряжения заряда тестового емкостного накопителя определяют значение амплитуды межэлектродного напряжения в процессе импульсного газового разряда для заданного материала электродов, эквивалентные значения активного электросопротивления и индуктивности разрядного контура, по полученным значениям которых вычисляют максимальную емкость накопителя энергии для энергоэффективного получения наночастиц без микронной фракции и значение эффективности использования энергии емкостного накопителя в процессе импульсного газового разряда. Кроме того, решение задачи достигается тем, что максимальную емкость накопителя энергии для энергоэффективного получения наночастиц без микронной фракции в процессе импульсного газового разряда вычисляют согласно формулеThe solution of the stated technical problem is achieved by the fact that the method of determining the optimal values of the parameters of the discharge circuit involves the use of a discharge circuit with a capacitive test energy storage device with low internal losses, connected to the interelectrode gas gap by buses with the lowest possible electrical resistance, also containing a voltage source for charging the capacitive storage device, a meter pulse discharge current in the circuit and an active voltage meter on the interelectrode also during the pulse gas discharge, the gap between the electrodes is set to minimum, at which the transfer of the electrode material to the opposite electrode is excluded and the surface roughness of the electrodes does not affect the stability of the interelectrode gas breakdown, the breakdown voltage of the gas interelectrode gap corresponding to the charge voltage of the capacitive storage device is calculated , by measured pulsed discharge current, pulsed active voltage across the interelectrode gap e and the values of the capacitance and charge voltage of the test capacitive storage device determine the value of the amplitude of the interelectrode voltage during a pulsed gas discharge for a given electrode material, the equivalent values of the active electrical resistance and inductance of the discharge circuit, the values of which calculate the maximum capacity of the energy storage for energy-efficient production of nanoparticles without micron fraction and the value of the energy efficiency of a capacitive storage in the process of impu gas discharge. In addition, the solution to the problem is achieved in that the maximum energy storage capacity for energy-efficient production of nanoparticles without a micron fraction in the process of a pulsed gas discharge is calculated according to the formula
и значение эффективности использования энергии емкостного накопителя в процессе импульсного газового разряда вычисляют согласно формулеand the value of the energy efficiency of the capacitive storage in the process of a pulsed gas discharge is calculated according to the formula
гдеWhere
W - максимальная энергия, выделяемая в межэлектродном промежутке в процессе импульсного газового разряда, при которой реализуется получение наночастиц без микронной фракции,W is the maximum energy released in the interelectrode gap during a pulsed gas discharge, at which the production of nanoparticles without a micron fraction is realized,
Uac - значение амплитуды межэлектродного напряжения в процессе импульсного газового разряда,U ac - the value of the amplitude of the interelectrode voltage in the process of a pulsed gas discharge,
U0 - напряжение заряда емкостного накопителя,U 0 is the charge voltage of the capacitive storage,
Re - эквивалентное значение активного электросопротивления контура,R e is the equivalent value of the active electrical resistance of the circuit,
Le - эквивалентное значение индуктивности разрядного контура.L e is the equivalent value of the inductance of the discharge circuit.
Полученные данные достаточны для определения оптимальных значений параметров разрядного контура с нагруженным на газоразрядный межэлектродный промежуток емкостным накопителем энергии, обеспечивающих максимальную энергоэффективность получения наночастиц в импульсном газовом разряде.The data obtained are sufficient to determine the optimal values of the parameters of the discharge circuit with a capacitive energy storage device loaded onto the gas-discharge interelectrode gap, which ensure maximum energy efficiency in the production of nanoparticles in a pulsed gas discharge.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлена общая схема разрядного контура с емкостным накопителем энергии 1 с малыми внутренними потерями, который подключен к разрядному промежутку с электродами 4 с помощью токоведущих шин 3 с низким электрическим сопротивлением. Емкостной накопитель энергии заряжается до напряжения U0 от источника постоянного напряжения 2. Разрядный контур снабжен измерителем импульсного напряжения на разрядном промежутке 5 и измерителем импульсного тока 6. Размер b обозначает величину межэлектродного промежутка.In FIG. 1 shows a general diagram of a discharge circuit with a
На фиг. 2 представлены в зависимости от времени импульсное активное напряжение на разрядном промежутке U(t) и импульсный ток I(t) в разрядном контуре, которые измеряют с помощью измерителей напряжения и тока, соответственно.In FIG. Figure 2 shows, as a function of time, the pulsed active voltage across the discharge gap U (t) and the pulsed current I (t) in the discharge circuit, which are measured using voltage and current meters, respectively.
Способ определения значений параметров разрядного контура с нагруженным на газоразрядный межэлектродный промежуток емкостным накопителем энергии, обеспечивающих максимальную энергоэффективность получения наночастиц в импульсном газовом разряде, а именно определение напряжения заряда емкостного накопителя и емкость накопителя энергии, реализуют с помощью схемы, представленной на фиг. 1. Емкостный накопитель 1 с малыми внутренними потерями подключен к разрядному промежутку с электродами 4 с помощью токоведущих шин 3 с низким электрическим сопротивлением. Токоведущие шины 3 сильноточного контура с представляют собой проводники большого периметра сечения и малой длины для минимизации электрического сопротивления на собственной частоте колебаний разрядного контура, составляющей 100-1000 кГц, когда ток в основном течет в поверхностном скин-слое толщиной в сотни микрон, и могут быть выполнены, например, из широкой медной ленты. Емкостный накопитель заряжается до необходимого напряжения U0 с помощью подключенного к нему источника напряжения. После пробоя разрядного промежутка в сильноточном контуре возникают затухающие колебания тока и напряжения. Для определения значений импульсных напряжения и тока к контуру подключены измеритель напряжения 5 и измеритель тока 6.A method for determining the values of the parameters of the discharge circuit with a capacitive energy storage device loaded on a gas-discharge gap, ensuring maximum energy efficiency of producing nanoparticles in a pulsed gas discharge, namely, determining the charge voltage of a capacitive storage device and the energy storage capacity, is implemented using the circuit shown in FIG. 1.
Определение значений параметров разрядного контура, обеспечивающих максимальную энергоэффективность получения наночастиц реализуют следующим образом.The determination of the values of the parameters of the discharge circuit, ensuring maximum energy efficiency of obtaining nanoparticles is implemented as follows.
Зазор между электродами b устанавливают минимальным, при котором исключен перенос электродного материала на противоположный электрод и шероховатость поверхности электродов не влияет на стабильность межэлектродного газового пробоя. Обычно это значение составляет 0,5-2,0 мм. Исходя из выбранного рабочего газа и давления рассчитывается напряженность пробоя электрического поля Eb, затем вычисляется напряжение пробоя по формуле:The gap between the electrodes b is set to the minimum, in which the transfer of the electrode material to the opposite electrode is excluded and the surface roughness of the electrodes does not affect the stability of the interelectrode gas breakdown. Usually this value is 0.5-2.0 mm. Based on the selected working gas and pressure, the breakdown intensity of the electric field E b is calculated, then the breakdown voltage is calculated by the formula:
Напряжение U0 источника 2 для заряда емкостного накопителя не должно превышать напряжения пробоя:The voltage U 0 of source 2 for charging a capacitive storage device must not exceed the breakdown voltage:
Первоначально, для определения параметров разрядного контура, производится тестовое включение с накопителем емкостью Ct. Максимальное значение энергии выделяемой в межэлектродном промежутке в процессе импульсного газового разряда, при которой реализуется получение наночастиц без микронной фракции ограничено значением W=70 мДж. Значение емкости Ct тестового накопителя выбирают из условия, чтобы W была равна половине энергии, запасенной в емкостном накопителе:Initially, to determine the parameters of the discharge circuit, a test switch-on is performed with a drive with a capacity of C t . The maximum value of the energy released in the interelectrode gap during a pulsed gas discharge, at which the production of nanoparticles without a micron fraction is realized, is limited to W = 70 mJ. The value of the capacitance C t of the test drive is selected so that W is equal to half the energy stored in the capacitive drive:
Значение емкости тестового накопителя определяют по формуле:The value of the capacity of the test drive is determined by the formula:
Выбирают накопитель емкостью близкой к Ct, являющейся хорошим приближением к оптимальной емкости, что позволяет измерить параметры контура в режимах работы близких к режимам работы с оптимальной емкостью. Затем производится серия разрядных импульсов. С помощью измерителя импульсных напряжений 5 и измерителя импульсных токов 6 измеряют зависимость импульсного активного напряжения на межэлектродном промежутке от времени U(t) и импульсного разрядного тока от времени I(t) соответственно (фиг. 2). Результаты усредняют по 10 измерениям.Select a drive with a capacity close to C t , which is a good approximation to the optimal capacity, which allows you to measure the parameters of the circuit in operating modes close to the modes of operation with optimal capacity. Then a series of discharge pulses is produced. Using a
Импульсное напряжение на межэлектродном промежутке представляет собой знакопеременную функцию со скачкообразно меняющимся напряжением. По зависимости импульсного напряжения от времени определяют амплитуду межэлектродного напряжения Uас, равную амплитуде скачков импульсного напряжения U(t). Величина Uac представляет собой сумму катодного и анодного падения напряжения на электродах в процессе импульсного газового разряда и зависит от материала, из которого они изготовлены.The pulse voltage on the interelectrode gap is an alternating function with a stepwise changing voltage. By the dependence of the pulse voltage on time, the amplitude of the interelectrode voltage U ac equal to the amplitude of the jumps in the pulse voltage U (t) is determined. The value of U ac represents the sum of the cathodic and anodic voltage drops across the electrodes during a pulsed gas discharge and depends on the material from which they are made.
Импульсный ток представляет собой колебательно-затухающую функцию с фазовой частотой колебаний ω, коэффициентом затухания δ, описываемую следующим уравнением:The pulse current is a vibration-damping function with a phase oscillation frequency ω, damping coefficient δ, described by the following equation:
С помощью аппроксимации измеренной зависимости I(t) с помощью функции (7) определяют фазовую частоту колебаний ω, и коэффициент затухания δ. Затем вычисляют эквивалентное значение индуктивности разрядного контура по формуле:Using the approximation of the measured dependence I (t) using the function (7) determine the phase frequency of the oscillations ω, and the damping coefficient δ. Then calculate the equivalent value of the inductance of the discharge circuit according to the formula:
и эквивалентное значение активного электросопротивления контура по формуле:and the equivalent value of the active electrical resistance of the circuit according to the formula:
Теперь, при известных параметрах контура Le, Re и величинах W, U0, Uac, оптимальное значение емкости накопителя рассчитывают из следующего соотношения:Now, with the known parameters of the circuit L e , R e and the values of W, U 0 , U ac , the optimal value of the storage capacity is calculated from the following relation:
При этом значение эффективности использования энергии емкостного накопителя в процессе импульсного газового разряда η, определяемое как отношение энергии, выделяющейся в разрядных промежутках, к энергии, запасенной в емкостном накопителе, равно:The value of the energy efficiency of the capacitive storage in the process of a pulsed gas discharge η, defined as the ratio of the energy released in the discharge gaps, to the energy stored in the capacitive storage is:
Предложенное техническое решение обеспечивает расчет емкости накопителя энергии для получения наночастиц без микронной фракции, при которой достигается максимальная эффективность использования энергии емкостного накопителя в процессе импульсного газового разряда и расчет данной энергоэффективности.The proposed technical solution provides the calculation of the energy storage capacity for producing nanoparticles without a micron fraction, at which the maximum energy efficiency of the capacitive storage is achieved in the process of a pulsed gas discharge and the calculation of this energy efficiency.
Пример расчетаCalculation Example
Для медных электродов диаметром 8 мм при работе в атмосфере азота при атмосферном давлении минимальное расстояние, исключающее перенос материала электрода на противоположный электрод и исключающее влияние шероховатости поверхности электродов на стабильность межэлектродного газового пробоя составило 2 мм. При атмосферном давлении напряженность пробоя электрического поля в азоте составляет Eb=30 кВ/см, тогда напряжение пробоя Ub=6 кВ. На источнике устанавливается напряжение заряда емкостного накопителя U0=6 кВ. Использовался тестовый накопитель емкостью Ct=21 нФ. Были получены следующие значения эквивалентного активного электросопротивления контура и эквивалентной индуктивности разрядного контура: Re=300 мОм, Le=730 нГн. Приэлектродное падение напряжение для данных электродов составило Uас≈20 В. Рассчитанное оптимальное значение емкости накопителя составило С=26,0 нФ, а соответствующая ему эффективность использования энергии емкостного накопителя η=15,5%.For copper electrodes with a diameter of 8 mm, when operating in a nitrogen atmosphere at atmospheric pressure, the minimum distance excluding the transfer of electrode material to the opposite electrode and eliminating the influence of the surface roughness of the electrodes on the stability of the interelectrode gas breakdown was 2 mm. At atmospheric pressure, the breakdown intensity of the electric field in nitrogen is E b = 30 kV / cm, then the breakdown voltage U b = 6 kV. At the source, the charge voltage of the capacitive storage U 0 = 6 kV is set. A test drive with a capacitance of C t = 21 nF was used. The following values of the equivalent circuit of the active electrical resistance and the equivalent inductance of the discharge circuit were obtained: R e = 300 milliohms, L e = 730 nH. The near-electrode voltage drop for these electrodes was U ac ≈20 V. The calculated optimal value of the storage capacitance was C = 26.0 nF, and the corresponding energy efficiency of the capacitive storage was η = 15.5%.
Способ определения значений параметров разрядного контура с нагруженным на газоразрядный межэлектродный промежуток емкостным накопителем энергии, обеспечивающих максимальную энергоэффективность получения наночастиц в импульсном газовом разряде, может быть использован для оптимизации процессов получения большого спектра наночастиц для функциональных применений в высокотехнологичных отраслях. Высокопроизводительное получение наночастиц представляет интерес для применений в наноэлектронике, альтернативной энергетике и фотонике, в том числе в связи с развитием аэрозольной и струйной печати для производства различных электронных устройств - от полевых транзисторов до солнечных батарей. Наночастицы из благородных металлов имеют большой потенциал для применений в биологии и медицине. Благодаря малому размеру, они легко взаимодействуют с биологическими молекулами как на поверхности, так и внутри клеток. В частности, продемонстрировано применение наночастиц серебра, золота и платины для диагностики и лечения рака, вируса иммунодефицита HIV, туберкулеза и болезни Паркинсона. Наночастицы являются уникальной платформой для создания систем доставки лекарств к целевым клеткам.The method for determining the values of the parameters of the discharge circuit with a capacitive energy storage device loaded on the gas-discharge gap, ensuring maximum energy efficiency of obtaining nanoparticles in a pulsed gas discharge, can be used to optimize the processes of obtaining a wide range of nanoparticles for functional applications in high-tech industries. High-performance production of nanoparticles is of interest for applications in nanoelectronics, alternative energy and photonics, including in connection with the development of aerosol and inkjet printing for the production of various electronic devices - from field-effect transistors to solar panels. Noble metal nanoparticles have great potential for applications in biology and medicine. Due to their small size, they easily interact with biological molecules both on the surface and inside the cells. In particular, the use of silver, gold and platinum nanoparticles for the diagnosis and treatment of cancer, HIV immunodeficiency virus, tuberculosis and Parkinson's disease has been demonstrated. Nanoparticles are a unique platform for creating drug delivery systems for target cells.
Таким образом, способ определения значений параметров разрядного контура с нагруженным на газоразрядный межэлектродный промежуток емкостным накопителем энергии позволяет оперативно определить условия максимальной энергоэффективности для получения большого спектра функциональных наночастиц в импульсном газовом разряде.Thus, the method for determining the values of the parameters of the discharge circuit with a capacitive energy storage device loaded onto the gas-discharge gap allows you to quickly determine the conditions of maximum energy efficiency to obtain a wide range of functional nanoparticles in a pulsed gas discharge.
Источники информацииInformation sources
1. Патент KR 100860590 В1, опубл. 2008-09-26, МПК B22F 1/00; B22F 9/00; B22F 9/14. Method for generation and fixation of metal aerosol nanoparticle.1. Patent KR 100860590 B1, publ. 2008-09-26,
2. Tabrizi, N.S., Ullmann, M., Vons, V.A., Lafont, U. and Schmidt-Ott, A. Generation of Nanoparticles by Spark Discharge. J. Nanopart. Res. (2009), 11: 315-332.2. Tabrizi, N.S., Ullmann, M., Vons, V.A., Lafont, U. and Schmidt-Ott, A. Generation of Nanoparticles by Spark Discharge. J. Nanopart. Res. (2009) 11: 315-332.
3. Bengt O. Meuller, Maria E. Messing, David L.J. Engberg, Anna M. Jansson, Linda I.M. Johansson, Susanne M. Norl'en, Nina Tureson, and Knut Deppert. Review of Spark Discharge Generators for Production of Nanoparticle Aerosols. Aerosol Science and Technology (2012), 46:1256-1270.3. Bengt O. Meuller, Maria E. Messing, David L.J. Engberg, Anna M. Jansson, Linda I.M. Johansson, Susanne M. Norl'en, Nina Tureson, and Knut Deppert. Review of Spark Discharge Generators for Production of Nanoparticle Aerosols. Aerosol Science and Technology (2012), 46: 1256-1270.
4. Патент US 5062936 A, опубл. 1991-11-05, МПК B22F 9/14. Method and apparatus for manufacturing ultrafine particles.4. Patent US 5062936 A, publ. 1991-11-05, IPC B22F 9/14. Method and apparatus for manufacturing ultrafine particles.
5. Патент KR 20180008166 А, опубл. 2018-01-24, МПК B01J 19/088; B82B 3/0004; H01T 13/40; H01T 15/00; B82Y 30/00; B82Y 40/00. Spark discharge generator and process for preparing nanoparticle structure using same.5. Patent KR 20180008166 A, publ. 2018-01-24, IPC B01J 19/088;
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146730A RU2704566C1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Method of determining values of parameters of a discharge circuit with a capacitive energy accumulator loaded on a gas-discharge interelectrode gap, which provide maximum energy efficiency of producing nanoparticles in a pulsed gas discharge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018146730A RU2704566C1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Method of determining values of parameters of a discharge circuit with a capacitive energy accumulator loaded on a gas-discharge interelectrode gap, which provide maximum energy efficiency of producing nanoparticles in a pulsed gas discharge |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2704566C1 true RU2704566C1 (en) | 2019-10-29 |
Family
ID=68500924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018146730A RU2704566C1 (en) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | Method of determining values of parameters of a discharge circuit with a capacitive energy accumulator loaded on a gas-discharge interelectrode gap, which provide maximum energy efficiency of producing nanoparticles in a pulsed gas discharge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2704566C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5062936A (en) * | 1989-07-12 | 1991-11-05 | Thermo Electron Technologies Corporation | Method and apparatus for manufacturing ultrafine particles |
| US20150080877A1 (en) * | 2012-01-31 | 2015-03-19 | Technische Universiteit Delft | Spark Ablation Device |
| KR20180008166A (en) * | 2016-07-15 | 2018-01-24 | 재단법인 멀티스케일 에너지시스템 연구단 | Spark discharge generator and process for preparing nanoparticle structure using same |
-
2018
- 2018-12-26 RU RU2018146730A patent/RU2704566C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5062936A (en) * | 1989-07-12 | 1991-11-05 | Thermo Electron Technologies Corporation | Method and apparatus for manufacturing ultrafine particles |
| US20150080877A1 (en) * | 2012-01-31 | 2015-03-19 | Technische Universiteit Delft | Spark Ablation Device |
| KR20180008166A (en) * | 2016-07-15 | 2018-01-24 | 재단법인 멀티스케일 에너지시스템 연구단 | Spark discharge generator and process for preparing nanoparticle structure using same |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Иванов В.В. и др. Высокопроизводительное получение наноразмерных частиц в импульсно-периодическом многозазорном газоразрядном генераторе. Письма в ЖТФ, 2016, том 42, вып. 16, стр. 95-101. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Norberg et al. | Helium atmospheric pressure plasma jets touching dielectric and metal surfaces | |
| CN106050593B (en) | Plasma synthesis jet stream discharged in series device and method based on Marx generators | |
| Shao et al. | Electrical characterization of dielectric barrier discharge driven by repetitive nanosecond pulses in atmospheric air | |
| Zhang et al. | Influence of nitrogen impurities on the performance of multiple-current-pulse behavior in a homogeneous helium dielectric-barrier discharge at atmospheric pressure | |
| Bednar et al. | Properties of surface dielectric barrier discharge plasma generator for fabrication of nanomaterials | |
| Kohut et al. | The effect of circuit resistance on the particle output of a spark discharge nanoparticle generator | |
| CN1708204A (en) | Capacity coupling atmosphere glow-discharge plasma generator | |
| CN101925246B (en) | Method for producing low-temperature plasma capable of being touched by human bodies directly | |
| Kohut et al. | Surface features and energy considerations related to the erosion processes of Cu and Ni electrodes in a spark discharge nanoparticle generator | |
| KR20150002349A (en) | Manufacturing method of metal nanopowder by wire explosion and apparatus for manufacturing the same | |
| RU2704566C1 (en) | Method of determining values of parameters of a discharge circuit with a capacitive energy accumulator loaded on a gas-discharge interelectrode gap, which provide maximum energy efficiency of producing nanoparticles in a pulsed gas discharge | |
| Yang et al. | ZnO nanowire-based corona discharge devices operated under hundreds of volts | |
| Chua et al. | Design, fabrication, and testing of a microfabricated corona ionizer | |
| CN102744477A (en) | Preparation method and device of nano particle by using shock wave assistant ultrashort pulse electricity discharge | |
| Sueptitz et al. | Electrochemical micromachining of passive electrodes | |
| Hamdan et al. | Spatial and temporal dynamics of single nanosecond discharges in air with water droplets | |
| Shin et al. | Bidirectional pulse plasma power supply for treatment of air pollution | |
| He et al. | Trichel pulses in a negative corona discharge in air at low pressure | |
| CN113484702B (en) | Displacement current prediction method for pulse discharge | |
| Quan et al. | Ns-pulsewidth pulsed power supply by regulating electrical parameters for AFM nano EDM of nm-removal-resolution | |
| Hongyu et al. | Effect of dilution gas composition on the evolution of graphite electrode characteristics in the spark gap switch | |
| CN110270724B (en) | Spark machining method based on field jet surface induction discharge | |
| RU2693734C1 (en) | Generator for producing nanoparticles in pulse-periodic gas discharge | |
| JPS594184B2 (en) | Electrostatic precipitation method and apparatus | |
| Mylnikov et al. | Investigation of electric erosion of silicon electrodes in aerosol nanoparticles synthesis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210302 Effective date: 20210302 |