Влияние частоты питающего напряжения и материала диэлектрического барьера на спектральный состав излучения плазмы поверхностного разряда
Аннотация
Приведены результаты экспериментальных исследований энергетической освещенности в УФ-диапазоне излучения и спектрального состава излучения плазмы поверхностного разряда в зависимости от материала диэлектрического барьера и частоты питающего напряжения. Опыты проводились на осесимметричных электродных системах с электродом в форме диска при питании синусоидальным напряжением частотой от 0,6 до 35 кГц. В качестве материала барьера использованы корундовые керамики различного состава, керамика из чистого нитрида алюминия, сверхвысокий молекулярный полиэтилен и синтетический рубин. Толщина всех барьеров, использованных в работе — 1 мм. Показано, что взаимодействие плазмы разряда с материалом диэлектрического барьера может менять оптический спектр разряда. Например, наблюдалось возникновение непрерывного спектра для нитрида алюминия и отдельные спектральные линии при добавлении малого количества оксида хрома в состав корундовой керамики. Наличие непрерывного спектра излучения плазмы разряда по поверхности нитрида алюминия способствует росту УФ-А-составляющей излучения. Наиболее интенсивное излучение среди рассматриваемых вариантов материалов барьера наблюдалось в УФ-А-диапазоне. Энергетическая освещенность, создаваемая плазмой поверхностного разряда, на три порядка ниже значений, применяемых в качестве доз при предпосевной стимуляции семян. При времени экспозиции 5 мин плазма разряда обеспечивает дозу облучения 45 Дж/м2, необходимую для стимуляции семян (доза 4 — 60 кДж/м2). С другой стороны, излучение плазмы не может спровоцировать минимальные повреждения ДНК облучаемого объекта. Доза излучения в УФ-С при экспозиции 15 мин не превышает дозы провокаций минимального повреждения ДНК, а именно, образования димера тимина в расчете на длину волны 254 нм. По кривой зависимости энергии разряда от частоты питающего напряжения можно определить область частот, при которых осуществляется переход к более высокоэнергетической форме разряда. Подобный переход связан с ростом УФ-С-составляющей в излучении.
Литература
2. Schlüter O. е. а. Opinion on the use of plasma processes for treatment of foods // Mol. Nutr. Food Res. 2013. V. 57. P. 920927.
3. Pekárek S. Experimental study of surface dielectric barrier discharge in air and its ozone production // J. Phys. D: Appl. Phys. 2012. V. 45. Р. 075201.
4. Jolibois J., Takashima K., Mizuno A. Application of a non-thermal surface plasma discharge in wet condition for gas exhaust treatment: NOx. removal // J. Electrostatics. 2012. V. 70. P. 300—308.
5. Moreau E. Airflow control by non-thermal plasma actuators // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40 P. 605—636.
6. Курочкина О.А. Предпосевная обработка семян яровой пшеницы ультрафиолетовыми лучами: дис... канд. с-х наук. Курган, 2009.
7. Fernández A., Thompson A. The inactivation of Salmonella by cold atmospheric plasma treatment // Food Research Intern. 2012. V. 45. P. 678—684.
8. Boudam M. K. е. а. Bacterial spore inactivation by atmospheric-pressure plasmas in the presence or absence of UV photons as obtained with the same gas mixture // J. Phys. D: Appl. Phys. 2006. V. 39. P. 3494—3507.
9. Мошкунов С.И. и др. Электродинамический эффект, получаемый при высокочастотном барьерном разряде в газе // Прикладная физика. 2011. Вып. 6. С. 32—38.
10. Лазукин А.В., Кривов С.А. О возможностях применения поверхностного разряда для осаждения аэрозоля // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. 18 Междунар. науч.-техн. конф. М.: Издательский дом МЭИ, 2012. Т. 4. С. 461—462.
11. Biganzoli I. е. а. Optical and electrical charac-terization of a surface dielectric barrier discharge plasma actuator //Plasma Sources Sci. Technol. 2013. V. 22. Р. 025009.
12. Kitazaki S., Koga K., Shiratani M., Hayashi N. Effects of Atmospheric Pressure Dielectric Barrier Discharge Plasma Irradiation on Yeast Growth // Res. Soc.Symp. Proc. 2012. Р. 1469.
13. Андреев В.В., Васильева Л.А. Исследование поверхностного барьерного разряда, создаваемого электродами в виде ряда параллельных полос // Прикладная физика. 2012. Вып. 6. С. 116—123.
14. ГОСТ Р 8.759— 2011. ГСИ. Измерение энергетической освещенности и энергетической экспозиции ультрафиолетового излучения в фотобиологии. Методика измерений.
15. Manley T. The Electric Characteristics of the Ozonator Discharge // Trans. Еlectrochem. Soc. 1943. V. 84. P. 83—96.
16.Thomas F. O., Corke T., Iqbal M., Kozlov A., Schatzman D. Optimization of Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuators for Active Aerodynamic Flow Control // J. AIAA. 2009. V. 47. P. 2169—2178.
17. Научно-техническое предприятие «ТКА» [Офиц сайт]. http://www.tkaspb.ru/main/index.php?productID=27 (дата обращения 11.09.16).
18. Юлдашев Р.З. Повышение посевных качеств семян хлопчатника в республике Таджикастан методами предпосевного ультрафиолетового и низкотемпературного плазменного облучения: автореф. дис... канд. техн. наук. СПб., 2013.
19. Антонов В.В., Ишанин Г.Г. Коррекция спектральной чувствительности УФ-радиометра спектрофотометрическим методом // Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики. 2011. № 3 (73). С. 9—14.
20. Конев С.В., Волотовский И.Д. Фотобиология. Минск: Изд-во БГУ им. В.И. Ленина, 1979.
