Youre appreciatedYoure appreciatedYoure appreciatedGo Premium with a Plex PassGo Premium with a Plex Pass

Холодная плазма. Обработка холодной плазмой

Холодная плазма – это частично ионизированный газ (доля заряженных частиц в газе составляет около 1%) с температурой несколько десятков градусов (30–40 °C). Холодная плазма в своем составе имеет заряженные (ионы и электроны) и нейтральные (молекулы и атомы) частицы. Холодная плазма – это один из видов плазмы, наряду с горячей плазмой.

Плазма представляет собой четвертое состояние вещества. Впервые оно было открыто У. Круксом в 1879 г. По сути плазма – это ионизированный газ. В состоянии плазмы разрываются атомные связи и положительные ионы вместе с электронами образуют единую газообразную смесь. В свою очередь горячая плазма – это полностью ионизированный газ с температурой несколько тысяч градусов.

Холодная плазма оказывает мощное бактерицидное действие на микроорганизмы.

Холодная плазма может применяться в медицине для дезинфекции ран человека и животных, очистке воды и получении питьевой воды, в обработке пищевых продуктов, дезинфекции помещений, сельском хозяйстве для подготовки и обработки семян.

ЭХВЧ — 200 — предустановка

Электрохирургический аппарат ЭХВЧ-200 (с предустановкой)

(резание, резание во влажном поле, коагуляция, коагуляция во влажном поле, смешанный режим, фульгурация, биполярная коагуляция, спрей (по заявке)

Область применения:

• общая хирургия
• амбулаторная хирургия
• онкология
• ЛОР-хирургия
• пластическая хирургия
• сосудистая хирургия
• урология
• гинекология
• челюстно-лицевая хирургия
• травматология
• гнойная  хирургия

Комплектация аппарата

!!!  Для повышения безопасности врачей и пациента рекомендовано использовать Эвакуатор Дыма МТУСИ, а для улучшения постоперационного состояния больных и ускорениязаживления- прибор NO-терапии «Холодная Плазма МТУСИ».  !!!

Плазменный шар у вас дома

Вы думаете, что для осуществления этой идеи нужно обладать знаниями по физике на уровне академии? Ничего подобного – вполне достаточно элементарных навыков в радиоэлектронике, ну, или хотя бы четкое следование инструкции, и знание основ безопасности. В общем, не суйте пальцы в розетку, и все будет хорошо.

Для работы нам понадобятся:

Лампа накаливания

Самая обыкновенная лампа накаливания, которая, собственно, плазменным шаром и станет.

Лампа энергосберегающая

Люминесцентная энергосберегающая лампа – из нее мы извлечем плату.

Строчный трансформатор

Последней частью схемы будет строчный трансформатор, который можно достать из любого старого кинескопного телевизора.

Извлекаем трансформатор из ТВ

Определить положение трансформатора очень просто – вы узнаете его по характерной присоске, которая подсоединяется сзади к кинескопу телевизора.

Разобранный корпус лампы

• Из энергосберегающей лампы извлекается управляющая плата. Будьте предельно осторожны при разборе, чтобы не повредить колбу, так как в ней содержится опасная ртуть.
• Чтобы отсоединить плату необходимо аккуратно отмотать проводки.
• От платы будет отходить два провода – по ним подается питание на 220В из общественной сети. Соединяем их с любой вилкой, например, от того же телевизора.

Выводы платы

• Далее нужно подключить трансформатор, но мы видим, что выводов 4, а нам нужно лишь 2, как быть? Переворачиваем плату и смотрим, куда идут дорожки от контактов.
• Те выводы, которые идут только на конденсатор, нам не нужны. Конденсатор находится на 12 часов (красная деталь), на фото выше.
• Припаиваем провода – так устройство будет безопаснее и надежнее.

Выводы трансформатора

• С трансформатором все немного сложнее, ведь на нем много выводов, а нам по-прежнему нужно лишь два.
• Для определения нужных поможет мультиметр.

Работа с тестером

• Переводим прибор в режим измерения сопротивления, ставим один щуп на произвольный контакт, а вторым поочередно прозваниваем остальные, в поисках обмотки с наибольшим сопротивлением.
• Полностью прозвонив один контакт, переходим ко второму, и так далее. В нашем случае нужными оказались 2 и 7 контакты. Подпаиваем к ним провода, тщательно все изолируем (лучше всего придумать какой-нибудь корпус) и можно к присоске подключать лампу накаливания.
• Вот что мы получили в итоге.

Самодельный плазменный шар в действии

Перед вами самый что ни наесть настоящий плазменный шар. Но как это все работает?

Давайте попробуем разобраться:

Плата из лампочки повышает частоту сети с 50-ти до нескольких десяток тысяч Герц.

• Роль трансформатора сводится к увеличению напряжения с 220В до тех же десятков тысяч.
• Высокое напряжение вызывает ионизацию инертного газа, который закачан в колбу лампы накаливания. Отсюда и появляется плазма.
• Однако все видели, что к колбе можно прикоснуться и человека током при этом не ударит. Почему?
• Секрет в том, что протекающие токи очень малы, несмотря на такое высокое напряжение, и они не могут нанести вреда. Опасным в данной конструкции является сетевое напряжение, которое мы так тщательно изолировали.
• Теперь давайте возьмем лампу чуть большего размера.

Плазменный монстр

При мощности лампы в 1000 Вт получаем вот такой шар, который не уступит заводскому в яркости эффектов.

С плазменным шаром можно провести ряд экспериментов:

Лампа горит без провода

Прикоснитесь к работающему плазменному шару люминесцентной или любой другой лампой, и вы увидите, что она начнет гореть. Отодвиньте лампу, но свечение никуда не денется, так как ток будет передаваться по воздуху без проводов.

Добыча огня

Можно добыть огонь, проложив между пальцем и колбой лист бумаги. Проскакивающие искры за секунды заставят бумагу гореть. Будьте осторожны при проведении этого опыта.

Плазменная музыка

Попробуйте также послушать музыку плазмы, коснувшись одним пальцем вывода от работающих колонок, а другим – самого шара.

Экспериментов можно придумать множество, и кто знает, какие свойства могут открыться именно вам.

Итак, мы разобрали электрический ток в газах и понятие о плазме. Надеемся, статья была интересной и полезной для вас. В дополнение просмотрите подобранное видео.

Варп-путешествие

Слева от главных ворот центра Джонсона лежит перевернутая на бок ракета «Сатурн-5». Все ступени разъединены, чтобы можно было любоваться кишками ракеты. Только один из многочисленных двигателей носителя размером с небольшой автомобиль, а лежащая на боку ракета на пару метров длиннее футбольного поля. Это красноречиво говорит о сложности космических путешествий. Ракете уже сорок лет, и время, когда она была представлена — и когда NASA было частью большой американской мечты отправить человека на Луну — давно минуло. Сегодня Космический центр Джонсона похож на место, где когда-то гостило величие, но исчезло.

Прорыв в разработке двигателей может ознаменовать новую эру в JSC и NASA, которая продлится долгие годы и конца которой мы уже не увидим. Зонд «Рассвет», запущенный в 2007 году, исследует пояс астероидов на ионных двигателях. В 2010 году японцы представили «Икарус», первый межпланетный проект солнечного паруса, еще один вариант экспериментального двигателя. В 2016 году на МКС начнется эксперимент VASIMR, плазменной системы с высокой двигательной тягой. И хотя эти системы в один прекрасный день смогут возить астронавтов на Марс, за пределы Солнечной системы им точно не выбраться. Вот почему, по мнению Уайта, NASA нужно браться за рискованные проекты.

Варп-двигатель — это, наверное, самый невероятный проект NASA в области двигателей. Самые светлые умы научного сообщества утверждают, что Уайт не может его построить. Эксперты говорят, что он работает вопреки законам природы и физики. Несмотря на все это, NASA поддерживает эту разработку.

В январе Уайт собрал свой варп-интерферометр и отнес его в новое помещение. Eagleworks переехала в новый дом, который больше и «сейсмически изолирован» — с энтузиазмом отмечает Уайт. То есть защищен от вибраций. Но самое лучшее в новой лаборатории то, что NASA выделило Уайту помещение, в котором разрабатывалась программа «Аполлон», та самая, которая однажды доставила Нила Армстронга и Базза Олдрина на Луну.

И стала таким невероятным прорывом, что многие до сих пор не верятв то, что американцы высаживались на Луну.

Межзвездная плазма

Космос наполнен плазмой

Не так давно ученые  со всего света сходились во мнении, что межзвездное пространство является идеальным вакуумом. Более того, этой точки зрения до сих пор придерживаются многие специалисты, но как показывают последние исследования, это не совсем верно.

• Космос пустым не является и пространство его наполнено плазмой, очень разряженной, но все-таки.
• В основном это легкие молекулы гелия, водорода – их ионы и электроны. Концентрация составляет одну частицу на 1 кубический сантиметр, что в 1013 раз меньше, чем в земном воздухе.
• Исследования космоса показали, что между небесными телами постоянно протекают токи Бикерланда, и этому никак не препятствует низкая концентрация плазмы, которая, как мы выяснили, является прекрасным проводником.
• Среди ученых сегодня ведутся активные споры о заряде космической плазмы. Так, Хеннес Альфвен и Джеймс Маккэни считают ее практически нейтральной и лишь чуть-чуть позитивной. Это противоречит официальной теории о полной нейтральности солнечного ветра.
• Впервые о положительно заряженной космической плазме, из которой состоит солнечный ветер, заявил еще в 1930 году геофизик и математик Сидни Чепмен. К такому же выводу пришел недавно в своих изысканиях лауреат нобелевской премии 1968 года Луис Альварес. Этого же мнения придерживаются многие именитые ученые по всему миру.

На фото – ток Бикерланда течет через космос

Поведение электрического тока в плазме

Электрические заряды сворачиваются в нити

Мы уже знаем, что разряд плазменного тока похож на светящуюся нить, соединяющую электроды. Почему происходит сворачивание, расскажет эта глава.

Чтобы данный феномен стал понятен, необходимо вспомнить курс школьной физики. В частности нас интересует электромагнетизм, и то, как генерируется электромагнитное поле.

Магнитное поле: правила правой и левой рук

• На рисунке выше показано, как ток, протекающий через провод, создает перпендикулярное ему магнитное поле.
• То же самое происходит и в плазме, но она, в отличие от жесткого провода, не имеет определенной формы.
• Собирается плазма в пучки именно благодаря магнитному полю, то есть оно его стягивает, как бы в провод, и направляем в определенную точку. Данный тип нитевидных разрядов получил название ток Бикерланда.

Стягивание плазменного тока в шнур

• А что произойдет, когда рядом окажутся две плазменные нити?
• Магнитные поля от них сначала начинают притягиваться, стремясь слиться вместе. Но соединения нитей в одну не происходит, из-за того, что магнитные поля вращаются.
• В результате взаимодействия нити обвиваются, создавая простейшую спираль. Образовавшаяся структура называется плазменным вихрем.

Структура плазменного вихря

• Как только нити сближаются на достаточное расстояние, образуется некая сила отталкивания, которая не дает произойти слиянию потоков. При этом притяжение и отталкивание дают очень стабильную структуру, что и позволяет нитям удерживаться на некотором расстоянии. То есть ни слиться, ни разъединиться они не могут.
• Данный феномен очень распространен в природе. С его помощью можно объяснить структуру ураганов, вихрей, вращение звезд, планет, форму галактик и многое, многое другое.

Звездный путь

Физик Мигель Алькубьерре разработал модель варп-двигателя после просмотра эпизода «Звездного пути».

Первое употребление выражения «варп-движение» датируется 1966 годом, когда Джин Родденберри запустил «Звездный путь». В течение последующих тридцати лет варп существовал только в виде одной из самых устойчивых концепций научных фантастов. Но однажды эпизод попался на глаза физику по имени Мигель Алькубьерре. Тогда он работал в области общей теории относительности и задался вопросом: что нужно, чтобы создать варп-двигатель? Свою работу он опубликовал в 1994 году.

Алькубьерре представил пузырь в пространстве. В передней части пузыря пространство-время сжимается, в то время как в задней части пузыря — расширяется (как во время Большого взрыва). Деформация будет слабо влиять на корабль, как обычная волна, несмотря на суматоху за пределами пузыря. В принципе, варп-пузырь может двигаться сколь угодно быстро: ограничение скорости света, предсказанное в рамках теории Эйнштейна, работает только с пространством-временем, а не с искажениями самого пространства-времени. В пузыре, как предсказал Алькубьерре, пространство-время останется неизменным, а сами космические путешественники — целыми и невредимыми.

Варп-двигатель сможет отправить путешественников не только за пределы земной орбиты, но и целой Солнечной системы. Уравнения общей теории относительности Эйнштейна очень сложны в одностороннем решении — вычислении того, как материя искривляет пространство-время, — но в обратную достаточно просты. Используя их, Алькубьерре выяснил, какое распределение материи необходимо для создания варп-пузыря. Но проблема в том, что решение выявило странную форму материи — отрицательную энергию.

В примитивном объяснении гравитация — это сила притяжения между двумя объектами. Каждый объект, вне зависимости от своей величины, притягивает окружающую его материю. В понимании Эйнштейна эта сила является кривизной пространства-времени. Отрицательная энергия, однако, является отталкивающей гравитацией. Вместо того, чтобы стягивать пространство-время, отрицательная энергия будет его расталкивать. Грубо говоря, для работы двигателя Алькубьерре нужна отрицательная энергия, чтобы заставить пространство-время позади корабля расширяться.

И хотя никто никогда не измерял отрицательную энергию, квантовая механика (добавим к списку парадоксов) предсказывает ее существование, а значит, ученые вполне могут создать ее в лаборатории. Одним из способов ее создания мог бы стать эффект Казимира: две параллельные проводящие пластины, расположенные достаточно близко друг к другу, должны создавать небольшое количество отрицательной энергии. Модель Алькубьерре рухнула в тот момент, когда потребовалось огромное количество отрицательной энергии, куда большее, чем можно создать — если верить ученым.

Уайт говорит, что нашел способ обойти это ограничение. В компьютерной симуляции Уайт изменял силу и геометрию варп-поля. Выяснилось, что в теории можно создать варп-пузырь, используя в миллион раз меньше отрицательной энергии, чем предполагал Алькубьерре, и достаточно для того, чтобы космический корабль мог сам ее производить.

Холодная плазма

В работе рассмотрена принципиальная возможность образования долгоживущей холодной плазмы на основе квазинейтрального ансамбля заряженных частиц водного аэрозоля. С позиций этой модели дана интерпретация обнаруженного экспериментально эффекта инициирования долгоживущих плазмоидов при охлаждении ВЧ-разряда потоком водно-капельного аэрозоля.
 

Выведем дисперсионное соотношение для поперечных волн в холодной плазме, которые распространяются вдоль магнитного поля и определяются движением электронов. Будем считать, что эти волны создаются вращением электронов в плоскости, перпендикулярной магнитному полю.
 

Аналогичное явление наблюдается и при действии так называемой холодной плазмы на полиэтилен и целлофан. Наибольший эффект при этом достигается в атмосфере аргона: адгезия полиэтилена к целлофану возрастает более чем в 100 раз. Присутствие кислорода значительно снижает эффективность обработки.
 

Среди работ ленинградских физиков следует упомянуть исследования диффузии холодной плазмы в магнитном поле и тщательные измерения сечений столкновений частиц, необходимые для понимания некоторых процессов в плазме.
 

В одних опытах происходит ускорение электронов предварительно созданной холодной плазмы, в других в плазму инжектируются потоки электронов извне, в третьих изучается столкновение сгустков плазмы с нагретыми электронами и захват сгустков в ловушку. Установлено, что при создании упорядоченных потоков электронов в плазме нарастает амплитуда колебаний, приводящих к быстрой хаотизации потоков, с передачей энергии от пучка к электронам и частично к ионам плазмы.
 

В последние годы заметно увеличилось использование в химии холодной плазмы температурой ниже 400 К. Это обусловлено способностью многих органических соединений вступать в химические реакции с атомарными газами и активными частицами, подобными свободным радикалам, в большом количестве образующимися в холодной плазме. Предполагается, что в перспективе холодная плазма сможет заменить катализаторы.
 

Плазменный способ разрушения материалов, при котором струя холодной плазмы, имеющей температуру от 5000 К до 50 000 К, используется для получения отверстий, резки, расплавления, сварки и других операций, требующих высокотемпературного воздействия на материал. Источником плазмы является плазмотрон, называемый иногда электродуговой плазменной головкой. Создаваемая плазмотроном плазменная струя обладает большим диапазоном различных технологических свойств, зависящих от температуры и скорости истечения плазменной струи, параметров электрического тока, материала электродов, свойств подаваемого газа, а также от физических качеств обрабатываемого объекта.
 

В этом параграфе покажем, что малосигнальные колебания холодной плазмы без дрейфовой скорости имеют правильную частоту и пространственные свойства при использовании алгоритма с лагранжианом. Это будет сделано как с применением преобразования Фурье, так и без него.
 

Фактически для описания разогрева плазмы можно воспользоваться уравнением холодной плазмы ( при условии корректного вычисления частоты столкновений, см. гл. Правильное значение частоты столкновений или ее зависимость от средней энергии электронов могут быть получены только с помощью уравнения Больцмана.
 

Так как Т Т1, то протонная подсистема холодной плазмы является по своим свойствам классическим объектом.
 

Поэтому даже в условиях слабой ионизации, характерной для холодной плазмы, основную роль играют дальнодействующие кулоновские силы. В области высоких температур кулоновское сечение мало, но зато велика степень ионизации, и снова столкновения с немногочисленными нейтралами не сказываются на проводимости. В итоге только в случае совсем плотной, холодной и, следовательно, слабо ионизованной плазмы на первый план выступают столкновения с нейтралами.
 

Практически все источники, применяемые в спектроскопии, содержат холодную плазму при Т 103 — 5 — 104 К.