Оригинал

Параметры эксперимента

 

В данной работе изучался ряд особенностей получения железосодержащих наночастиц в низкотемпературной плазме атмосферного давления. Разряд зажигался на частоте подаваемого напряжения 13,56 МГц. Расход плазмообразующего газа, в качестве которого использовался гелий, составлял 2000-2400 мл/мин.

 

Для получения разряда использовалась коаксиальная конструкция электродов. Внешний электрод имел внутренний диаметр 14 мм, центральный электрод - внешний диаметр 3 мм. Температура внутреннего электрода, вблизи которого происходило усиление поля, измерялась с помощью заранее отградуированного ИК – датчика.

 

В качестве исходного реагента для получения наночастиц был использован пентакарбонил железа. Через испаритель с реагентом, по отдельной магистрали пропускался гелий, расход которого варьировался от 0 до 33,4 мл/мин. Смесь паров реагента с гелием затем локально подавалась в зону горения разряда.

 

Конструкция ректора схематично изображена на рис.1. ВЧ – напряжение подавалось на центральный электрод (1). Внешний электрод (2) был заземлен. Плазмообразующий газ вводился между соосно расположенными электродами (1) и (2). Реагент поступал в зону реакции посредством газа носителя через полый центральный электрод. Синтезированные наночастицы осаждались на металлическую подложку (4), помещенную на охлаждаемый жидким азотом столик.

 

Подаваемая мощность варьировалась в диапазоне 0-100 Вт. Ток разряда и напряжение на электродах регистрировались емкостным делителем (С1,С2) и токовым трансформатором (СТ) соответственно. Отдельные стадии горения разряда фиксировались видеокамерой.

 

Для исследования параметров плазмы применялась эмиссионная спектроскопия, одновременно с регистрацией интегральной интенсивности излучения разряда. Вывод оптического излучения из плазмы в обоих случаях осуществлялся световодами, которые располагались непосредственно вблизи разрядного промежутка.

 

Температура центрального электрода измерялась ИК- датчиком, помещенным непосредственно в реактор. Состав и концентрация газовой смеси на выходе из реактора определялось с помощью ИК спектроскопии. Полученные железосодержащие наночастицы анализировались средствами СЭМ.

 

Перевод

Parameters of the experiment

 

In this study several peculiarities of Fe-containing nanoparticles’ synthesis in low temperature atmospheric pressure plasma have been considered. The discharge was generated at the frequency of the impressed voltage 13.56 MHz. Plasma-forming gas flow rate (the gas in this case being He) has been 2000-2400 ml/min.

 

A coaxial construction of electrodes has been used to generate discharges. The external electrode had inner diameter of 14 mm, the central electrode had outer diameter of 3 mm. The temperature of the inside electrode near to which the strengthening of the field occurred has been measured with the use of pre-calibrated IR-sensor.

 

 

As an initial reagent for nanoparticles’ synthesis Fe pentacarbonyl has been used. He has been flowing down in a separate pipe  (through the evaporator with the reagent) at flow rate from 0 to 33.4 ml/min. Then the mixture of He with the reagent vapours was locally fed into the discharge burning zone.

 

The reactor construction is presented as a scheme in Fig. 1. HF-voltage was applied at the central electrode (1). The external electrode (2) was earthed. Plasma-forming gas has been fed in between the coaxially positioned electrodes (1) and (2). The reagent has been coming into the reaction area by means of the gas-carrier through the central hollow electrode. Synthesized nanoparticles were deposited onto the metal base plate (4) placed on the table cooled with liquid nitrogen.

 

 

The applied voltage varied in the limits 0-100 V. Discharge current and voltage at the electrodes have been registered by capacitive divider (С1, С2) and current transformer (СТ) accordingly. Several stages of discharge burning have been recorded with a camera-recorder.

 

 

Emission spectroscopy has been used to investigate plasma parameters, and simultaneously the integral intensity of discharge radiation has been registered. Output of optical radiation from plasma in both cases was achieved with the use of light guides which were positioned directly near the discharge gap.

 

 

The central electrode temperature has been measured with IR-sensor located directly in the reactor. The composition and concentration of the gas mixture at the reactor output have been determined with the aid of IR-spectroscopy. The synthesized Fe-containing nanoparticles have been analyzed by means of scanning electron microscopy (SEM).