Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Термодинамическое моделирование для индуктивно-связанной плазмы открыло новые горизонты аналитической химии
Коллектив российских ученых предоставил новые результаты в области термодинамических расчетов состава ионов в условиях холодной и горячей (нормальной) плазмы, широко используемых в атомной спектрометрии для определения элементного и изотопного состава анализируемых проб. Физикам удалось добиться значительного прогресса в понимании образования и поведения первичных фоновых ионов, их роли в поведении плазмы.
Работы опубликованы в Journal of Analytical Chemistry. Индуктивно-связанная плазма — плазма, образующаяся в инертном газе внутри разрядной камеры, горелки или иного плазменного реактора при приложении высокочастотного переменного магнитного поля. Плазма, используемая в спектрохимическом анализе, практически электронейтральна из-за того, что положительный ионный заряд компенсируется отрицательным зарядом свободных электронов.
Понимание роли первичных фоновых ионов в термохимических процессах стало предметом исследований в 1980-х и 1990-х годах. Ученые обратили внимание на то, как ионы, образующиеся в плазме, могут влиять на процессы рекомбинации, ионизации и взаимодействия с нейтральными частицами.
В новых статьях российских ученых опубликованы результаты исследования на основе многокомпонентной квазиравновесной термодинамической модели. В них авторы анализируют термохимические процессы, происходящие в индуктивно связанной плазме, и детали формирования фоновых ионов, которые традиционно вызывают значительные спектральные помехи в анализах. Работы проводились с применением метода термодинамического моделирования, позволяющего определять состав плазмы в зависимости от температуры и состава ее рабочего тела.
В ходе экспериментов была изучена концентрация главных фоновых ионов, таких как H+, O+, OH+, H2O+, H3O+, NO+, Ar+, ArH+, ArO+ и других, от температуры плазмы, концентрации водяного аэрозоля, азотной и хловодородной кислот в тестовых системах.
Термодинамические расчеты для холодной плазмы проводили при атмосферном давлении 0,1 МПа в диапазоне температур от 2000 до 5000 К с шагом 500 К. Аналогичные расчеты для нормальной плазмы охватывали температурный интервал от 5000 до 8000 К. Полученные данные демонстрируют, что увеличение температуры плазмы в холодной области до 3500 К приводит к значительному росту концентрации первичных ионов, тогда как для нормальной плазмы выше 5000 К выявилось снижение концентрации ионов H2O+ и H3O+ и в то же время рост концентрации других фоновых ионов. Все это хорошо согласуется с данными экспериментов.
Результаты показали, что применение термодинамического моделирования позволяет достичь высокой степени точности (коэффициент детерминации R² = 0,92) в предсказании газокинетической температуры плазмы. При этом широкое изменение параметров, таких как массовые соотношения компонентов системы, не приводило к значительным изменениям в концентрационных зависимостях.
«Близость теоретических и экспериментальных данных подтверждает, что первичные фоновые ионы в холодной плазме образуются непосредственно в плазме разряда, что подчеркивает важность понимания этих процессов для аналитических приложений, — рассказал Максим Мальцев, сотрудник кафедры общей физики МФТИ. — Нами был предложен метод для однозначной оценки газокинетической температуры через сравнение расчетных и экспериментальных данных по первичным ионам. Алгоритм термодинамического моделирования может быть дополнен условиями для учета сложных взаимодействий между всеми первичными фоновые ионами».
Результаты исследования продемонстрировали согласие между теоретическими расчетами и реальными экспериментальными данными, что подтверждает эффективность термодинамической модели, используемой для анализа термохимических процессов в индуктивно-связанной плазме. Это согласие открывает двери для возможностей дальнейших расчетов и применения в решении практических аналитических задач. В работах принимали участие ученые из МФТИ, УрФУ, Института металлургии РАН, Института физики высоких температур РАН, КубГУ.
Опубликовано при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» № 075-15-2024-571.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из Института космических исследований РАН и МФТИ раскрыли химический механизм, объясняющий появление молекул воды на поверхностях астероидов.
Пластичность мозга — его способность перестраиваться под влиянием приходящей информации. Это свойство необходимо для обучения и адаптации. Пластичность особенно высока в детском и юношеском возрасте, она помогает быстро выучить иностранный язык и освоить сложные моторные навыки (например, фигурное катание). Ресурс пластичности есть и у пожилых людей — благодаря альтернативным нейронным сетям они восстанавливаются после травмы или инсульта. Как выясняется, высокая пластичность это не всегда хорошо. Нарушение тонкого баланса между пластичностью и стабильностью может вести к неприятным последствиям, таким как хроническая боль, тиннитус (звон в ушах) и фобии.
Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета разработали эффективный способ обнаружения в крови важнейшего биомаркера иммунитета — неоптерина — с помощью нанотехнологий и лазера.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
На наземные растения, в основном деревья, приходится 80 процентов всей биомассы Земли, 450 миллиардов тонн сухого углерода и более двух триллионов тонн «живого веса». Поэтому идея сажать новые леса для связывания СО2 из атмосферы долго казалась логичной. Новые данные показали, что реальность заметно сложнее.
«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно