Физико-химические процессы в низкотемпературной плазме

Одной из основных тенденций развития современной техники и технологии является все более широкое использование высоких параметров режима температуры, скорости, времени контакта и т. д. Для разработки принципиально новых технологических и экономически эффективных методов получения химических продуктов, создания новых материалов со специфическими свойствами необходимо исследование физико-химических процессов при температурах 10 —1,5-10 ° К, временах контакта 10 —10 сек и давлениях от долей мм рт. ст. до десятков атмосфер. Указанные задачи привели к возникновению нового направления физической химии и химической технологии — исследованию химических процессов в низкотемпературной плазме — плазмохимии [1]. [c.411]

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ [c.3]

Во многих физико-химических процессах, протекающих в неравновесных условиях, нарушается максвелл-больцмановское распределение, и при расчете усредненных характеристик химических реакций - констант скорости — возникает задача определения неравновесных функций распределения. Например, при химических превращениях в электрических разрядах в низкотемпературной плазме большой интерес представляет расчет неравновесных функций распределения электронов по энергии и молекул по колебательным состояниям [103,149,150]. [c.187]

МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ [c.1]

Моделирование, и методы расчета физико-химических процессов в низкотемпературной плазме. М., изд-во Наука , 1974. [c.2]

Подробно рассмотрены некоторые физико-химические процессы в низкотемпературной плазме, а именно влияние электронного удара и электронно-возбужденных состояний на реакции распада молекул, диссоциативная рекомбинация электронов и молекулярных ионов и химической реакции в условиях турбулентности. [c.2]

Словецкий Д. И. Влияние электронного удара и электронно-возбужденных состояний на реакции распада молекул.— В кн. Моделирование и методы расчета физико-химических процессов в низкотемпературной плазме/Под ред. Л. С. Полака. М Наука, 1974, с. 3—46. [c.299]

В низкотемпературной плазме реализуются процессы, которые практически не существуют и неизвестны в традиционной химии. Это — неравновесные процессы. Они играют все возрастающую роль в плазмохимической промышленной технологии и, в частности, позволяют получать твердые вещества (материалы) с необычной (неравновесной) структурой и уникальными свойствами (ультрадисперсные порошки и пленки). Существуют плазмохимические процессы модификации поверхностей металлов, полупроводников, диэлектриков (силицирование, азотирование, алюминирование и т. д., ионная имплантация, плазменно-электролитные процессы и др., процессы очистки поверхностей изделий и обрабатываемых материалов). Процессы травления в электронике, применение плазмохимии в медицине также обусловлены физико-химическими особенностями неравновесной реагирующей плазмы. В такой плазме могут иметь место неравновесные концентрации реагентов, промежуточных реакционноспособных соединений и продуктов реакции, приводящие в частности к исключительно высокой селективности реакций, а также неравновесные функции распределения по энергии различных компонентов реагирующей многокомпонентной плазмы и неравновесные заселенности [c.259]

Моделирование и методы расчета физико-химических процессов в низкотемпературной плазме [c.272]

В книге освещены физические и физико-химические процессы в низкотемпературной плазме, ее свойства, физические вопросы плотной (неидеальной) плазмы, проблемы кинетики плазмохимических реакций, некоторые вопросы диагностики плазмы и практических изменений химических реакций в низкотемпературной плазме в химической промышленности. [c.2]

Оно необходимо также для направленного решения ряда других научных и прикладных задач, связанных с использованием низкотемпературной плазмы, таких, как разработка и оптимизация работы мощных газовых лазеров, высокоинтенсивных источников света, МГД-генераторов, разработка моделей физико-химических процессов в верхних слоях атмосферы Земли и в атмосферах других планет, в ударных волнах и т. д. [c.286]

Второй том справочника Физико-химические процессы в газовой динамике содержит информацию о всех основных результатах моделирования процессов, протекающих в газе и плазме поступательной, вращательной и колебательной релаксации, возбуждения и дезактивации электронных состояний атомов, молекул и ионов, химических реакций и процессов в низкотемпературной плазме. Представлены основные термодинамические функции и соотношения, рассматриваются закономерности термодинамики необратимых процессов, уравнения состояния газа различной плотности [c.2]

Книга представляет большой интерес для физиков и физнко-химиков — исследователей, работающих в различных областях физической химии и изучающих строение многоатомных молекул (в частности, радикалов и мономеров), процессы в низкотемпературной плазме, кинетику элементарных химических реакций, статистическую термодинамику и другие вопросы. [c.364]

Поэтому более рациональной является точка зрения Маргрейва [8] и Киреева [9], которые считают необходимым принять, хотя бы условно, некоторые определенные границы по температурной шкале. Такой температурной границей, по-видимому, является интервал 10000—50 000° К. При более высоких температурах почти не остается нейтральных атомов атомы ионизируются, образуется плазма, основными составляющими которой являются ионы, ядра и электроны. Химические исследования при высоких температурах, как правило, относятся к области существования нейтральных молекул и атомов, т, е. к температурам ниже 10000° К. Правда, следует сразу отметить, что ограничивать область высокотемпературной химии границами существования атомов и молекул вряд ли целесообразно. В настоящее время существует термин плазмохимия, который охватывает химические процессы и явления, протекающие в низкотемпературных плазменных. струях (5000— 6000° К). Химия плазмы, вслед за физикой плазмы, будет охватывать весь температурный интервал, доступный для исследования. Химия ионов окажется столь же важной для плазмы, как химия атомов и молекул для комнатных температур. [c.297]

Плазменная техника находит широкое применение для обработки дисперсных материалов. С точки зрения физико-химических превращений процессы обработки материалов в низкотемпературной плазме можно разделить на две группы [c.449]

В низкотемпературной плазме характерные времена физических, физико-химических и химических процессов близки по порядку величины. Поэтому они воздействуют один на другой и при описании плазмохимических процессов возникает принципиально многоканальная задача с каналами, взаимодействующими по разному на различных временах и при различных энергиях. Для иллюстрации приведем данные о характерных временах процессов в интервале энергий, соответствующих эффективным температурам 3-10 — 1,5-10 К [c.260]

Прикладная плазмохимия охватывает широкий круг процессов,, представляющих значительный интерес для различных областей народного хозяйства химической, металлургической, электронной, радиотехнической, электротехнической промышленности и-др. Кроме того, в последние годы сферы применения плазмохимических процессов постоянно расширяются, в частности, в технологии модифицирования поверхностей твердых тел, в химическом и физико-химическом анализах. Многие плазмохимические-процессы уже используют в промышленности, другие проходят опытные и опытно-промышленные испытания. Анализ результатов термодинамических и кинетических расчетов и экспериментальных исследований плазмохимических процессов свидетельствует о том, что процессы в низкотемпературной плазме особенно перспективны для промышленной реализации в тех. случаях, когда высокие выходы продуктов получаются в существенно неравновесных условиях в неравновесной плазме образуются уникальные соединения образуются чистые и высокочистые, например полупроводниковые, материалы равновесие смещено в сторону высоких температур скорости реакций резко возрастают с повышением температуры, что обусловливает резкую миниатюризацию техники используется широкодоступное, малоценное, неустойчивое по составу сырье сокращается число стадий в технологической линии. Практически невозмож- [c.327]

Д. И. Словецкий. В сб. Моделирование и методы расчета физико-химических и физических процессов в низкотемпературной плазме. Под ред. Л. С. Полака. М., Наука , 1974, стр. 3. [c.290]

В инициировании большинства физико-химических пороговых процессов и химических реакций в низкотемпературной неравновесной плазме существенную, а иногда и определяющую роль играют электроны. Они получают основную долю энергии электрического поля вследствие большей подвижности по сравнению с ионами и рассеивают ее при соударениях с тяжелыми частицами. [c.42]

В книге рассматриваются вопросы теории и практики физико-химических процессов в низкотемпературной плазме и плазменных струях. Излагаются результаты расчетов и экспериментальных работ по кинетике и термодинамике физико-химических процессов в плазме. Подробно рассматриваются важные прикладные аспекты нлазмохимической технологии, ее оптимизации и управления, в частности получение ацетилена из природного газа сверхчистых металлов и др. [c.200]

В конце концов работы по плазменному разделению изотопов урана в том виде, как они первоначально проводились, были прекращены, а на основе исследования поведения UFe в газоразрядной плазме были разработаны плазменные химико-металлургические процессы, представленные в остальных главах настоящей книги. На результатах исследования поведения гексафторида урана в неравновесной газоразрядной плазме я защитил в 1966 г. кандидатскую диссертацию по химическим наукам. С самого начала развитие этих работ проводилось под общим руководством проф. Н. П. Галкина, создавшего в своем отделе научно-исследовательскую группу, в которую, кроме меня, входили младший научный сотрудник Ю. П. Бутылкин и инженер Б. А. Киселев. С ними я прошел пожалуй самый интересный и счастливый отрезок жизни, с 1966 г. по 1974 г. За указанное время мы, не имея вначале базового образования в области физики и химии плазмы, восполнили этот недостаток регулярным посещением семинаров проф. Л. С. По лака по физике и химии низкотемпературной плазмы, самообразованием, контактами с коллегами из Института атомной энергии им. И. В. Курчатова и экспериментальной работой, направления которой в общей форме и очень благожелательно контролировались проф. П.П.Галкиным. В этот период мы исследовали процессы получения оксидов урана из различных солей, имея первоначальной целью заменить традиционные процессы плазменными на том основании, что при использовании плазмы в качестве теплоносителя возможно нагреть сырье до очень высоких температур (100 Ч- 2500 °С) при сравнительно холодной стенке реактора (100 -j- 500 °С). В конце концов мы поняли, что для достижения технического и коммерческого успеха в использовании плазменного состояния вещества в технологии далеко не достаточно замены обычных состояний вещества плазменным, а также высоких скоростей химических реакций в плазме и [c.18]

В химии плазмы приняты некоторые общие определения и соответствующая терминология, позволяющая ввести внутренюю классификацию физических и химических процессов. Так, плазма с условной температурой до 50000 К называется низкотемпературной плазма с более высокой температурой называется высокотемпературной. К последней относится и термоядерная плазма, где температура измеряется миллионами градусов. Низкотемпературную плазму в зависимости от температуры составляющих ее подсистем (электронов, ионов, атомов и молекул) подразделяют на равновесную и неравновесную. Для газофазной системы, где физико-химические превращения протекают на молекулярном уровне, для полной их характеристики необходимо учитывать внутренние степени свободы, температура расщепляется на температуры, характеризующие внутренние движения в молекуле вращения и колебания, электронное возбуждение и ионизацию, в результате чего в системе появляются не только свободные электроны. [c.38]

В то же время активно разрабатываемые плазменные процессы получения оксидных и бескислородных порошковых материалов из капельно-жидкого сырья (водных растворов солей, суспензий и др. [30—32]) предполагают разработку более сложных математических моделей, учитываюш их все многообразие физико-химических процессов переработки жидкого и суспендированого конденсированного сырья в низкотемпературной плазме. [c.41]

Книга рассчитана на преподавателей, аспирантов и студентов старших курсов, научных работников и специалистов, занимаюш,их-ся вопросами исследования и использования низкотемпературной плазмы для решения разнообразных научных и технических задач, в частности для разработки плазмохимических процессов, газовых лазеров, МГД-генераторов для разработки моделей физико-химических процессов в верхних слоях атмосферы Земли и в ударных волнах. [c.2]

Знание механизмов физико-химических процессов, особенно возбуждения частиц, необходимо также для обоснования большинства имеющихся методов диагностики неравновесной плазмы — спектральной, зондовой, термозондовой и термопарной и т. д. Поэтому изучение их в неравновесной и квазиравновесной плазме является актуальной задачей, выдвигаемой потребностями теоретической и прикладной плазмохимии, а также других областей научного и технологического использования низкотемпературной плазмы — разработки мощных газоразрядных лазеров, интенсивных источников света, разработки моделей процессов в верхних слоях атмосферы и т. д. [c.5]

Расширение задач физической и химической кинетики, развитие ракетной техники, нлазмохимии и работ по преобразованию различных видов энергии стимулировали исследования релаксационных процессов в сверхзвуковых струях газа и низкотемпературной плазмы. Существенный научный и практический интерес представляют недорасширенные струи, создаваемые в аэродинамических установках низкой плотности, позволяющие изучать кинетику элементарных процессов и моделировать релаксационные процессы в струях, истекающих из сопел двигателей и газодинамических оптических квантовых генераторов. Б настоящей статье приводятся результаты исследований физико-химических параметров и структуры струй реагирующих газовых смесей и низкотемпературной плазмы инертных газов с примесями молекулярных газов. [c.192]

В книге даны характеристики свойств низкотемпературной плазмы и описаны особенности протекания химических реакций в ней. Представлены конструкции плазмотронов и методы применения плазмы в различных химико-технологических процессах. Подробно изложены физико-химические основы процессов получения в плазгае окислов азота, ацетилена, цианистых соединений, нитридов и карбидов, металлов, монокристаллов. Приведены классификация и меюдика расчета плазменных генераторов, описаны технологические и электрические схемы установок. [c.4]

В настоящее время к ХОГФ материалов относят многочисленные группы физико-химических гетерогенных многомаршрутных и многостадийных процессов, протекающих на границе раздела двух фаз твердой (поверхности подложки) и газообразной (газа, пара или газовой низкотемпературной неравновесной плазмы) с участием боль-шой совокупности инертных и химически активных нейтральных и заряженных газовых частиц, электронов и фотонов в широком (от [c.25]

Принципиальная схема установки процесса синтеза ферритовых порошков приведена на рис. 4.33. Установка состоит из отделения приготовления исходных смесей, реакторного отделения энергопитания установки и пульта управления. Оборудование отделения приготовления исходных смесей позволяет готовить и подавать в реактор сухие смеси исходных компонентов, их водные суспензии и растворы солей. Реакторное отделение включает двухступенчатый реактор с генераторами низкотемпературной плазмы, систему улавливания порошка и очистки газов. Некоторые схемы первой ступени реактора приведены на рис. 4.34. В зависимости от вида исходного сырья и требований к физико-химическим свойствам порошка синтез проводят в полом реакторе, реакторах с кипяидим,, виброкипяш им слоем инертных частиц, роторного тина, с термомагнитной обработкой, враш аюш емся с инертной насадкой и с электродегидратацией растворителя. [c.255]

До последнего времени исследования неравновесных плазмохимических процессов проводились в основном в тлеющих разрядах пониженного давления. Здесь были достигнуты заметные успехи в осуществлении полимеризации, в обработке поверхностей низкотемпературной плазмой (физическое травление), в исследование механизмов неравновесных процессов. В последние годы, в первую очередь в связи с развитием физики газовых лазеров, существенно расширился круг разрядных систем, применяемых в неравновесной плазмохимии. Неравновесные химические процессы в настоящее время успешно исследуются в несамостоятельных разрядах, поддерживаемых ультрафиолетовым излучением или пучками релятивистских электронов, в ВЧ- и СВЧ-разрядах (табл. 2.2), в быстропроточных тлеющих разрядах повышенного давления. Специально для плазмохимических приложений был создан плазменно-пучковый разряд низкого давления, использующий коллективные процессы для нагрева электронов плазмы. [c.40]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология