Введение к работе
Актуальность работы. При анализе объектов с дискретно распределенной примесью наиболее перспективным является сцинтил-ляционный спектральный метод анализа, позволяющий экспрессно определять содержание, размер и состав исследуемых частиц. Однако, в настоящее время, при анализе порошковых проб руд на благородные металлы этим методом достигнуты предельные точностные показатели и дальнейшее улучшение метрологических характеристик сцинтилляционного метода связано с изучением процессов, происходящих при движении частиц пробы в потоке температурко-неоднородной плазмы спектрального источника.
При анализе твердых частиц сцинтилляционным методом, в отличие от анализа растворов необходимо обеспечивать, либо учитывать полноту их испарения в диапазоне изменения размеров от единиц до нескольких десятков микрометров. В этой связи становится актуальной задача разработки источников возбуждения спектров и атомизаторов с прогнозируемыми параметрами по условиям испарения частиц.
Работа выполнена согласно плану научных исследований НИИ прикладной физики при Иркутском государственном университете по теме: "Исследование газофазных процессов, протекающих в "запылен-ной" плазме СВЧ разряда с целью разработки новых аысокоэф-фективных атомизаторов для сцинтилляционного спектрального ана-лиза жидких и порошковых материалов".
Цель работы - исследование течений газа в разрядных камерах сложной конфигурации, выявление закономерностей движения, нагрева и испарения твердых частиц в СВЧ плазмотроне на основе е газодинамической модели СВЧ плазменного атомизатора порошковых проб атмосферного давления, используемом в сцинтилляционном спектральном анализе.
Научная новизна работы.
-
Впервые разработана математическая модель течения газа и нагреаа твердых одиночных частиц в СВЧ плазменном атомизаторе порошковых проб атмосферного давления для сцинтилляционного метода анализа.
-
Сформулирован к развит способ расчета траекторий движения частиц, с учетом нагрева и испарения, в ограниченном, топологически сложном потоке плазмы, который позволяет непрерывно
отслеживать их фазовые превращения. Предложена методика задания граничных условий для напряженности вихря на криволинейной стенке.
-
Исследованы течения СВЧ плазмы в разрядных камерах сложной конфигурации. На данной основе разработаны новые конструкции плазмотронов, на одну из которых получено авторское свидетельство.
-
Предложены оригинальные способы введения порошкового материала в активную зону разряда и увеличения времени пребывания частиц s плазме.
Практическая значимость работы.
-
Разработанная модель газодинамических течений в СЗЧ разрядных камерах ограниченного объема произвольной конфигурации и метод непрерывного отслеживания фазовых превращений частиц могут Сыть использованы для расчета характеристик взаимодействия аэрозоля пробы с низкотемпературной плазмой ВЧ и дуговых плазмотронов.
-
Предложенная модель может быть применена для исследования закономерностей формирования сцинтилляционных сигналов и оценки возможностей использования источников и атомизаторов в аналитической практике.
-
Полученные результаты положены в основу разработанного СЗЧ плазменного атомизатора с разрядной камерой, имеющей внезапное расширение в области подвода СВЧ модности, который используется в золотометрическом сцинтилляционком спектрометре.
-
По результатам проведенных расчетов эыявлен и интерпретирован ряд эффектов, возникающих при вхождении частиц порошкового материала в плазму.
На защиту выносятся.
-
Модель газодинамического течения в СВЧ плазмотроне атмосферного давления с разрядной камерой произвольной конфигурации. Методика и алгоритм расчета траекторий движения одиночных частиц б потоке плазмы с учетом нагрева, испарения и непрерывным отслеживанием фазового превращения вещества частицы.
-
Результаты численного исследования влияния геометрии разрядной камеры на нагрев и испарение частиц порошковой пробы.
-
Способ введения поропкового материала в плазму. Новые конструкции разрядных камер для СВЧ атомизаторов порошковых проб.
Апробация работы.
Основные результаты, выводы и рекомендации исследования изложены в 8 публикациях, докладывались и обсуждались на II Всесоюзном совещании "Высокочастотный разряд в волновых полях" (Куйбышев 1989г. ) , III научно-техническом совещании "Получение, исследование и применение плазмы в СВЧ полях" (Иркутск 1989г.), ІУ Международном совещании по физико-химическим свойствам вещества (Иркутск 1990г.), Всесоюзном совещании "Аналитика Сибири-90" (Иркутск 1990г.), семинаре Киргизского госуниверситета им 50-летия СССР (1990г.), Московском коллоквиуме по спектральному анализу (1995г), семинарах Иркутского НИК прикладной физики (1986-1995гг.).
Объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения, изложена на 175 страницах машинописного текста, в том числе содержит таблиц - 27, рисунков - 45. Библиография включает 117 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
