XVII. Кино 44 страница. Излучение плазмы.Спектр излучения низкотемпературной (напр., газоразрядной) П

Излучение плазмы. Спектр излучения низкотемпературной (напр., газоразрядной) П. состоит из отд. спектральных линий. В газосветных трубках, применяемых, в частности, для целей рекламы и освещения (лампы " дневного света"), наряду с ионизацией происходит и обратный процесс - рекомбинация ионов и электронов, дающая т. н. рекомбинационное излучение со спектром в виде широких полос.

Для высокотемпературной П. со значит. степенью ионизации характерно тормозное излучение с непрерывным спектром, возникающее при столкновениях электронов с ионами. В магнитном поле лар-моровское вращение электронов П. приводит к появлению т.н. магнитотормозного излучения на гармониках циклотронной частоты, особенно существенного при больших (релятивистских) энергиях электронов. Важную роль в космич. П. играет вынужденное излучение типа обратного Комптона эффекта. Им, а также магнито-тормозным механизмом обусловлено излучение нек-рых космич. туманностей, напр. Крабовидной.

Корпускулярным излучением П. наз. быстрые частицы, вылетающие из неравновесной П. в результате развития различных типов неустойчивостей. В первую очередь в П. раскачиваются к.-л. характерные колебания, энергия к-рых затем передаётся небольшой группе " резонансных" частиц (см. выше). По-видимому, этим механизмом объясняется ускорение не очень энергичных космич. частиц в атмосфере Солнца и в туманностях, образующихся при вспышках сверхновых звёзд типа пульсара в Крабовидной туманности.

Диагностика плазмы. Помещая в П. электрич. зонд (маленький электрод) и регистрируя зависимость тока от подаваемого напряжения, можно определить темп-ру и плотность П. С помощью миниатюрной индукционной катушки - " магнитного зонда" - можно измерять изменение магнитного поля во времени. Эти способы связаны, однако, с активным вмешательством в П. и могут внести нежелат. загрязнения. К более чистым методам относятся " просвечивание" П. пучками нейтральных частиц и пучками радиоволн. Лазерное просвечивание П. в различных вариантах, в т. ч. с использованием голографии, является наиболее тонким и к тому же локальным методом лабораторной диагностики П.

Часто используют также пассивные методы диагностики - наблюдение спектра излучения П. (единств. метод в астрономии), вывод быстрых нейтральных атомов, образовавшихся в результате перезарядки ионов в П., измерение уровня радиошумов. Плотную П. изучают с помощью сверхскоростной киносъёмки (неск. млн. кадров в сек) и развёртки оптической. В исследованиях по УТС регистрируется также рентгеновский спектр тормозного излучения и нейтронное излучение дейтериевой П.

Применения плазмы. Высокотемпературная П. (Т ~ 10⁸К) из дейтерия и трития - осн. объект исследований по УТС. Такая П. создаётся путём нагрева и быстрого сжатия П. током (используется также высокочастотный подогрев) либо путём инжекции высокоэнергичных нейтральных атомов в магнитное поле, где они ионизуются, либо облучением мишени мощными лазерами или релятивистскими электронными пучками.

Низкотемпературная П. (Т ~ 10³ К) находит применение в газоразрядных источниках света и в газовых лазерах, в термоэлектронных преобразователях тепловой энергии в электрическую и в магнитогидродинамических (МГД) генераторах, где струя П. тормозится в канале с поперечным магнитным полем В, что приводит к появлению между верхним и нижним электродами (рис. 9) электрич. поля напряжённостью Е порядка Bv/c (v - скорость потока П.); напряжение с электродов подаётся во внеш. цепь.

Рис. 9. Схема МГД - генератора, преобразующего кинетическую энергию движущейся плазмы в электрическую энергию. R - внешняя нагрузка генератора, по которой протекает ток I.

Если " обратить" МГД-генератор, пропуская через П. в магнитном поле ток из внешнего источника, образуется плазменный двигатель, весьма перспективный для длительных космич. полётов.

Плазматроны, создающие струи плотной низкотемпературной П., широко применяются в различных областях техники. В частности, с их помощью режут и сваривают металлы, наносят покрытия (см. Плазменная металлургия, Плазменная обработка, Плазменное бурение). В плазмохимин низкотемпературную П. используют для получения нек-рых химич. соединений, напр.. галогенидов инертных газов типа KrF, к-рые не удаётся получить др. путём. Кроме того, высокие темп-ры П. приводят к высокой скорости протекания химич. реакций - как прямых реакций синтеза, так и обратных реакций разложения. Если производить синтез " на пролёте" плазменной струи, расширяя и тем самым быстро охлаждая её на след. участке (такая операция наз. " закалкой"), то можно затруднить обратные реакции разложения и существенно повысить выход требуемого продукта.

Лит.: Арцимович Л. А., Элементарная физика плазмы, 3 изд., М., 1969; его же, Управляемые термоядерные реакции, 2 изд., М., 1963; Франк-Каменецкий Д. А., Лекции по физике плазмы, М., 1963; Альвен Г., фельтхаммар К.-Г., Космическая электродинамика, пер. с англ., 2 изд., М., 1967; Спитцер Л., Физика полностью ионизованного газа, пер. с англ., М., 1957; Гинзбург В. Л., Распространение электромагнитных волн в плазме. 2 изд., М., 1967; Трубников Б. А.., Введение в теорию плазмы, М., 1969; Вопросы теории плазмы. Сб., под ред. М. А. Леонтовича, в. 1 - 7, М., 1963-73.

Б. А. Трубников.

ПЛАЗМА КРОВИ, жидкая часть крови. В П. к. находятся её форменные элементы (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты). Представляет собой коллоидный раствор белков и др. органич. и неорганич. соединений, содержит более 20 витаминов и 20 микроэлементов (железо, фосфор, кальций, цинк, кобальт и др.) (Подробнее см. в ст. Кровь.)

Исследование П. к. имеет большое значение в диагностике различных заболеваний (появление патологич. белков, напр. С-реактивного белка при ревматизме; повышение содержания обычных ингредиентов, например сахара - гипергликемия - при сах. диабете; повышение титра соответствующих антител и т. д.). Из П. к. животных и человека готовят леч. препараты (сухая П. к., альбумин, фибриноген, гамма-глобулин).

Лит.: Туманов А. К., Сывороточные системы крови, М., 1968.

ПЛАЗМА ТВЁРДЫХ ТЕЛ, условный физич. термин, означающий совокупность подвижных заряженных частиц в твёрдых проводниках (электронов проводимости в металлах или электронов и дырок в полупроводниках) в таких условиях, когда их свойства близки к свойствам плазмы (см. рис.). Напр., под воздействием высокочастотного электромагнитного поля, частота к-рого w значительно больше, чем частота столкновений электронов, коллективные (плазменные) эффекты играют в свойствах проводников большую роль, чем столкновения электронов друг с другом, с фононами, примесями и др. дефектами в кристаллах. Это позволяет перенести представления, созданные при исследовании плазмы, в физику твёрдого тела. Гл. отличие П. т. т. от газовой плазмы ·- значит. большая концентрация n заряженных частиц. В газовой плазме n~ 10¹² см^-3, в металлах n~ 10²²-10²³ см^-3, в полупроводниках n~ 10¹⁵ -10¹⁷ см^-3. Это приводит к различию всех характеристик П. т. т. и газовой плазмы. Напр., плазменная частота (частота собственных колебаний плазмы, см. Плазмой) пропорциональна
[ris] поэтому она для П. т.т. существенно больше, чем для газовой плазмы. Особенностью П. т. т. является то, что она может быть заряженной. Плазменные эффекты в твёрдых телах (особенно в полупроводниках) используются для создания приборов высокочастотной техники.

Схематическое изображение: вверху - газовой плазмы; в центре - электронной плазмы в металле; внизу - электронно-дырочной плазмы в полупроводнике. Заштрихованные частицы - нейтральные атомы; чёрные кружочки - подвижные электроны; большие белые кружочки со знаком плюс - ионы, маленькие - дырки проводимости.

Лит.: Бауэрc Р., Плазма в твердых телах, в сб.: Физика твердого тела. Электронные свойства твердых тел, пер. с англ., М., 1972. См. также лит. при ст. Твёрдое тело. М. И. Каганов.

ПЛАЗМАЛЕММА, то же, что плазматическая мембрана.

ПЛАЗМАЛОГЕНЫ, группа природных нейтральных фосфолипидов (глицеринфосфатидов). Впервые обнаружены в 1924 в плазме крови. Широко распространены в тканях животных (мозг, сердце, скелетные мышцы) и растений (плоды бобовых, водоросли).

ПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА, плазмалемма (от греч. plasma, букв.- вылепленное, оформленное и lemma - оболочка, кожица), мембрана, окружающая протоплазму растительных и животных клеток. У последних П. м. является внутренним (обязательным) компонентом оболочки клетки.

ПЛАЗМАТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ, клетки Унна, разновидность клеток соединительной и кроветворной тканей; образуются у позвоночных животных и человека из стволовых кроветворных клеток костного мозга. Осн. функция П. к.- выработка антител. П. к. содержатся в лимфоидной и кроветворной тканях, серозных оболочках, соединит. ткани органов пищеварения и дыхания; накопление их наблюдается при иммунология, реакциях на чужеродные ткани, инфекцию и т. п. П. к. имеют округлую форму; ядро с грубыми глыбками хроматина располагается эксцентрично. Цитоплазма содержит много рибонуклеиновой к-ты и поэтому сильно окрашивается осн. красителями. Лишь вблизи ядра имеется слабо окрашиваемый участок, здесь расположены Гольджи комплекс и клеточный центр. В П. к. выявлены также хорошо развитая эндоплазматическая сеть, обилие рибосом, что характерно для активно синтезирующих и выделяющих белок клеток. Н. Г. Хрущов.

ПЛАЗМАТРОН, плазмотрон, плазменный генератор, газоразрядное устройство для получения " низкотемпературной" · (Т ~ 10⁴ К) плазмы. П. используются гл. обр. в пром-сти в технологич. целях (см. Плазменная горелка, Плазменная металлургия, Плазменная обработка, Плазмохимия), но устройства, аналогичные П., применяют и в качестве плазменных двигателей (см. также Электрореактивные двигатели). Начало широкого использования П. в пром. и лабораторной практике (и появление самого термина " П.") относится к кон. 50-х - нач. 60-х гг. 20 в., когда были разработаны эффективные с инженерной точки зрения способы стабилизации высокочастотного разряда и дугового разряда, а также способы изоляции стенок камер, в которых происходят эти разряды, от их теплового действия. Соответственно, наиболее широкое распространение получили дуговые и высокочастотные (ВЧ) плазматроны.

Дуговой П. постоянного тока состоит из след. осн. узлов: одного (катода) или двух (катода и анода) электродов, разрядной камеры и узла подачи плазмообразующего вещества; разрядная камера может быть совмещена с электродами - т.н. П. с полым катодом. (Реже используются дуговые П., работающие на переменном напряжении; при частоте этого напряжения ~ 10⁵ гц их относят к ВЧ плазматронам.) Существуют дуговые П. с осевым и коаксиальным расположением электродов, с тороидальными электродами, с двусторонним истечением плазмы, с расходуемыми электродами (рис. 1) и т. д. Отверстие разрядной камеры, через к-рое истекает плазма, наз. соплом П. (в нек-рых типах дуговых П. границей сопла является кольцевой или тороидальный анод). Различают две группы дуговых П.- для создания внешней плазменной дуги (обычно наз. плазменной дугой) и плазменной струи. В П. 1-й группы дуговой разряд горит между катодом П. и обрабатываемым телом, служащим анодом. Эти П. могут иметь как только катод, так и второй электрод - вспомогат. анод, маломощный разряд на к-рый с катода (кратковременный или постоянно горящий) " поджигает" осн. дугу. В П. 2-й группы плазма, создаваемая в разряде между катодом и анодом, истекает из разрядной камеры в виде узкой длинной струи.

Рис. 1. Схема дуговых плазматронов: a - осевой; 6 - коаксиальный; в - с тороидальными электродами; г - двустороннего истечения; д - с внешней плазменной дугой; е - с расходуемыми электродами (эрозионный); 1 - источник электропитания; 2 - разряд; 3 - плазменная струя; 4 - электрод; 5 - разрядная камера; 6 - соленоид; 7 - обрабатываемое тело.

Стабилизация разряда в дуговых П. осуществляется магнитным полем, потоками газа и стенками разрядной камеры и сопла. Один из распространённых способов магнитной стабилизации плазменноструйных П. с анодом в форме кольца или тора, коаксиального катоду, состоит в создании (с помощью соленоида) перпендикулярного плоскости анода сильного магнитного поля, к-рое вынуждает токовый канал дуги непрерывно вращаться, обегая анод. Поэтому перемещаются по кругу анодные и катодные пятна дуги, что предотвращает расплавление электродов (или их интенсивную эрозию, если они выполнены из тугоплавких материалов).

К числу способов газовой стабилизации, теплоизоляции и сжатия дуги относится т. н. " закрутка" - газ подаётся в разрядную камеру по спиральным каналам, в результате чего образуется газовый вихрь, обдувающий столб дуги и генерируемую плазменную струю: слой более холодного газа под действием центробежных сил располагается у стенок камеры, предохраняя их от контакта с дугой. В случаях, когда не требуется сильного сжатия потока плазмы (напр., в нек-рых П. с плазменной дугой, используемых для плавки металла; см. Плазменная печь), стабилизирующий газовый поток не закручивают, направляя параллельно столбу дуги, и не обжимают соплом (катод располагают на самом срезе сопла). Очень часто стабилизирующий газ одновременно является и плазмообразующим веществом. Применяют также стабилизацию и сжатие дуги потоком воды (с " закруткой" или без неё).

Плазма дуговых П. неизбежно содержит частицы вещества электродов вследствие их эрозии. Когда этот процесс по технологич. соображениям полезен, его интенсифицируют (П. с расходуемыми электродами); в др. случаях, напротив, минимизируют, изготовляя электроды из тугоплавких материалов (вольфрам, молибден, спец. сплавы) и (или) охлаждая их водой, что, кроме того, увеличивает срок службы электродов. Более " чистую" плазму дают ВЧ плазматроны (см. ниже).

П. с плазменной струёй обычно используют при термич. обработке металлов, для нанесения покрытий, получения порошков с частицами сферич. формы, в плазмохимич. технологии и пр.; П. с внешней дугой служат для обработки электропроводных материалов; П. с расходуемыми электродами применяют при работе на агрессивных плазмообразующих средах (воздухе, воде и др.) и при необходимости генерации металлич., углеродной и т. д. плазмы из материала электродов (напр., при карботермич. восстановлении руд).

Мощности дуговых П. 10²-10⁷ вт; темп-pa струи на срезе сопла 3000-25 000 К; скорость истечения струи 1 - 10⁴ м/сек; пром. кпд 50-90%; ресурс работы (определяется эрозией электродов) достигает неск. сотен ч; в качестве плазмообразующих веществ используют воздух, N₂, Ar, Н₂, NH₄, O₂, H₂O, жидкие и твёрдые углеводороды, металлы, пластмассы.

Высокочастотный П. включает: электромагнитную катушку-индуктор или электроды, подключённые к источнику высокочастотной энергии, разрядную камеру, узел ввода плазмообразующего вещества. Различают индукционные, ёмкостные, факельные (см. Факельный разряд), П. на коронном разряде и с короной высокочастотной, а также сверхвысокочастотные (СВЧ) П. (рис. 2). Наибольшее распространение в технике получили индукционные ВЧ плазматроны, в к-рых плазмообразующий газ нагревается вихревыми токами. Т. к. индукционный высокочастотный разряд является безэлектродным, эти П. используют для нагрева активных газов (О₂, Сl₂, воздуха и др.), паров агрессивных веществ (хлоридов, фторидов и др.), а также инертных газов, если к плазменной струе предъявляются высокие требования по чистоте. С помощью индукционных П. получают тонкодисперсные и особо чистые порошковые материалы на основе нитридов, боридов, карбидов и др. хим. соединений. В плазмохимич. процессах объём разрядной камеры таких П. может быть совмещён с реакционной зоной (см. Плазменный реактор). Мощность П. достигает 1 Мвт, темп-pa в центре разрядной камеры и на начальном участке плазменной струи ~10⁴ К, скорость истечения плазмы 0-10³ м/сек, частоты - от неск. десятков тыс. гц до десятков Мгц, пром. кпд 50-80%, ресурс работы до 3000 ч. В СВЧ плазматроне рабочие частоты составляют тысячи и десятки тыс. Мгц; в качестве питающих их генераторов применяются магнетроны. ВЧ плазматроны всех типов, кроме индукционных, применяются (70-е гг. 20 в.) гл. обр. в лабораторной практике. В ВЧ плазматроне, как и в дуговых, часто используют газовую " закрутку", изолирующую разряд от стенок камеры. Это позволяет изготовлять камеры ВЧ плазматрона из материалов с низкой термостойкостью (напр., из обычного или органич. стекла).

Рис. 2. Схемы высокочастотных плазматронов: а - индукционный; б - ёмкостный; в - факельный; г - сверхвысокочастотный; 1 - источник электропитания; 2 - разряд; 3 - плазменная струя; 4 - индуктор; 5 - разрядная камера; 6 - электрод; 7 - волновод.

Для пуска П., т. е. возбуждения в нём разряда, применяют: замыкание электродов, поджиг вспомогат. дугового разряда, высоковольтный пробой межэлектродного промежутка, инжекцию в разрядную камеру плазмы и др. способы. Осн. тенденции развития П.: разработка специализированных П. и плазменных реакторов для металлургич., химической пром-стей, повышение мощности в одном агрегате до 1-10 Мвт, увеличение ресурса работы и т. д.

Лит.: Генераторы низкотемпературной плазмы, М., 1969; Жуков, Смоляков В. Я., Урюков Б. А., Электродуговые нагреватели газа (Плазмотроны), М., 1973; Физика и техника низкотемпературной плазмы, под ред. С. В. Дресвина, М., 1972. А. В. Николаев, Л. М. Сорокин.

ПЛАЗМЕННАЯ ГОРЕЛКА, ручной дуговой плазматрон для нанесения покрытий, резки, сварки, наплавки и др. процессов плазменной обработки. По принципу действия различают 2 группы П. г.: для работы плазменной дугой и для работы плазменной струёй. При механизированной обработке П. г. закрепляется на спец. установке; для нанесения покрытий и наплавки она обычно оснащается устройством для подачи распыляемого или наплавляемого материала (в виде порошка или проволоки). Такая П. г. наз. плазменной головкой. Мощность П. г. достигает 100 квт, плазмообразующими газами служат Ar, He, N₂, NH₄, воздух и их смеси. Для зажигания дугового разряда в начале работы необходимо замкнуть зазор между катодом и анодом П. г. (плазменная струя) или между катодом и обрабатываемым металлом (плазменная дуга) или иным образом возбудить разряд (см. об этом в ст. Плазматрон).

ПЛАЗМЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ, извлечение из руд, выплавка и обработка металлов и сплавов в плазменных реакторах и плазменных печах, а также использование плазменного нагрева для интенсификации существующих способов плавки. П. м. начала развиваться в 50-х гг. 20 в. в СССР, Японии, США, ГДР, ФРГ и др. странах.

Переработка руд (окислов и др.) осуществляется путём их термической диссоциации в плазме; они либо подаются в плазменную струю в виде порошка, либо образуют в смеси с электропроводным материалом, напр. углеродом, расходуемый электрод плазматрона. Для предупреждения обратных реакций применяют восстановители (углерод, водород и др.), резкую " закалку" газообразных продуктов диссоциации на выходе из плазменного реактора (см. П лазмохимия) либо получают промежуточные продукты, напр. хлориды. При обработке сложных соединений важной задачей является разделение получаемых продуктов.

Выплавка сталей и сплавов производится в плазменнодуговых печах (ПДП). Инертная атмосфера и отсутствие обычных для электродуговой плавки источников загрязнения металла дают возможность получать из обычной шихты с высоким содержанием отходов чистый металл, напр. особонизкоуглеродистые нержавеющие стали высокого качества. При частичной замене аргона азотом в плазмообразующем газе или непосредственно в атмосфере печи получают легированный азотом металл без применения азотированных сплавов.

Переплав металлов и сплавов с целью повышения их чистоты или легирования производится в ПДП с металлич. водоохлаждаемым кристаллизатором. Глубокому рафинированию металла способствуют инертная или восстановительная проточная атмосфера, большая поверхность взаимодействия металла с газовой фазой, обработка металла шлаком. Кристаллизацией металла в таких ПДП можно управлять, раздельно регулируя скорость плавления металла и тепловой поток на ванну. В пром. условиях осуществлены (по отдельности и комплексно) различные варианты процесса: рафинирующий переплав в атмосфере инертных газов; совмещение переплава с плазменноводородным раскислением металла или насыщением его азотом; плазменнодуговой переплав со шлаком. Проведение процесса при повышенном или нормальном давлении обеспечивает предотвращение потерь летучих легирующих элементов (хрома, марганца и др.), насыщение сплава азотом, а при пониженном давлении - более глубокую дегазацию металла (напр., титана). Переплав в ПДП применяют для повышения качества спец. легированных сталей, прецизионных и жаропрочных сплавов, тугоплавких металлов, для получения аустенитных сталей с повышенным содержанием азота, не достижимым при иных способах плавки, для снижения потерь летучих и легкоокисляющихся элементов.

Применение плазменнодугового нагрева при индукционной плавке сокращает длительность расплавления шихты и существенно улучшает рафинирование металла благодаря перегреву шлака дугой. Плазматроны можно использовать как вспомогат. источники тепла в доменных и мартеновских печах, в термич. печах при обработке полуфабрикатов, а также при выращивании монокристаллов.

Лит.: Фарнасов Г. А., Фридман А. Г., Каринский В. Н., Плазменная плавка, М., 1968; Краснов А. Н., Шаривкер С. Ю., Зильберберг В. Г., Низкотемпературная плазма в металлургии, М., 1970; Плазменные процессы в металлургии и технологии неорганических материалов, М., 1973. А. Г. Фридман.

ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА, обработка материалов низкотемпературной плазмой, генерируемой дуговыми или высокочастотными плазматронами. При П. о. изменяется форма, размеры, структура обрабатываемого материала или состояние его поверхности. П. о. включает: разделительную и поверхностную резку, нанесение покрытий, наплавку, сварку, разрушение горных пород (плазменное бурение).

П. о. получила широкое распространение вследствие высокой по пром. стандартам темп-ры плазмы (~ 10⁴ К), большого диапазона регулирования мощности и возможности сосредоточения потока плазмы на обрабатываемом изделии; при этом эффекты П. о. достигаются как тепловым, так и механич. действием плазмы (бомбардировкой изделия частицами плазмы, движущимися с очень высокой скоростью - т.н. скоростной напор плазменного потока). Удельная мощность, передаваемая поверхности материала плазменной дугой, достигает 10⁵-10⁶ в mlcм², в случае плазменной струи она составляет 10³-10⁴ вт/см². В то же время тепловой поток, если это необходимо, может быть рассредоточен, обеспечивая " мягкий" равномерный нагрев поверхности, что используется при наплавке и нанесении покрытий.

Резка металлов осуществляется сжатой плазменной дугой, к-рая горит между анодом (разрезаемым металлом) и катодом плазменной горелки. Стабилизация и сжатие токового канала дуги, повышающее её темп-ру, осуществляются соплом горелки и обдуванием дуги потоком плазмообразующего газа (Ar, N₂, H₂, NH₄ и их смеси). Для интенсификации резки металлов используется химически активная плазма. Напр., при резке возд. плазмой О₂, окисляя металл, даёт дополнит. энергетич. вклад в процесс резки. Плазменной дугой режут нержавеющие и хромоникелевые стали, Си, А1 и др. металлы и сплавы, не поддающиеся кислородной резке. Высокая производительность плазменной резки позволяет применять её в поточных непрерывных производств. процессах. Мощность установок достигает 150 квт. Неэлектропроводные материалы (бетоны, гранит, тонколистовые органич. материалы) обрабатывают плазменной струёй (дуга горит в сопле плазменной горелки между её электродами). Нанесение покрытий (напыление) производится для защиты деталей, работающих при высоких темп-pax, в агрессивных средах или подверженных интенсивному механич. воздействию. Материал покрытия (тугоплавкие металлы, окислы, карбиды, силициды, бориды и др.) вводят в виде порошка или проволоки в плазменную струю, в к-рой он плавится, распыляется, приобретает скорость ~ 100-200 м/сек и в виде мелких частиц (20-100 мкм) наносится на поверхность изделия. Плазменные покрытия отличаются пониженной теплопроводностью и хорошо противостоят термич. ударам. Мощность установок для напыления 5-30 квт, макс. производительность 5-10 кг напыленного материала в час. Для получения порошков со сферич. формой частиц, применяемых в порошковой металлургии, в плазменную струю вводят материал, частицы к-рого, расплавляясь, приобретают под действием сил поверхностного натяжения сферич. форму. Размер частиц может регулироваться в пределах от неск. мкм до 1 мм. Более мелкие (ультрадисперсные) порошки с размерами частиц 10 нм и выше получают испарением исходного материала в плазме и последующей его конденсацией.

Свойство плазменной дуги глубоко проникать в металл используется для сварки металлов. Благоприятная форма образовавшейся ванны позволяет сваривать достаточно толстый металл (10-15 мм) без спец. разделки кромок. Сварка плазменной дугой отличается высокой производительностью и, вследствие большой стабильности горения дуги, хорошим качеством. Маломощная плазменная дуга на токах 0, 1-40 а удобна для сварки тонких листов (0, 05 мм) при изготовлении мембран, сильфонов, теплообменников из Та, Ti, Mo, W, al.

Лит. см. при ст. Плазматрон.

В. В. Кудинов.

ПЛАЗМЕННАЯ ПЕЧЬ, электрическая печь для нагрева, плавки и металлургия. переработки металлов и сплавов, в к-рой источником тепла служит плазма, получаемая с помощью плазматронов. Различают плазменнодуговые (ПДП) и плазменные высокочастотные (ПВП) печи.

Известны 2 осн. типа ПДП: подовые (или тигельные) печи периодич. действия и печи с кристаллизатором полунепрерывного действия. Подовая ПДП (рис. 1) по форме ванны и футеровочным материалам не отличается от обычной дуговой печи того же назначения. Для отбора проб по ходу плавки, замера темп-ры металла, присадки легирующих добавок, раскислителей и шлакообразующих материалов в своде или корпусе печи имеется одно или неск. отверстий с водоохлаждаемыми крышками. Уплотнение технологич. отверстий обеспечивает поддержание в печи избыточного давления плазмообразующего газа. В ПДП катодом дугового разряда постоянного тока служат катоды одного или неск. плазматронов (чаще всего из вольфрама или спец. тугоплавкого сплава), а анодом - обрабатываемый металл в ванне печи. Ток, проходящий через металл, отводится установленным в подине печи т. н. подовым электродом (как правило, водоохлаждаемым). Дуга в ПДП обдувается прямым или завихрённым потоком инертного газа (обычно аргона); это, во-первых, стабилизирует дугу и повышает её темп-ру до 10 000-20 000 К и, во-вторых, создаёт над выплавляемым металлом (сплавом) нейтральную атмосферу. ПДП применяют для произ-ва особо ответств. сталей и спец. сплавов (см. Плазменная металлургия).

Рис. 1. Подовая плазменнодуговая печь: 1- плазматрон; 2- электрод; 3 - отверстие с крышкой.

В ПДП с кристаллизатором переплавляемые заготовки по схеме Ин-та электросварки АН УССР располагаются вертикально (рис. 2, я), а по схеме Ин-та металлургии АН СССР - горизонтально (рис. 2, б) с подключением к ним в случае надобности дополнит. питания переменным током. Возможна подача вместо компактных заготовок мелкофракционного материала. В камере печи поддерживается избыточное давление (обычно небольшое, но возможно его повышение до неск. десятков атм). Процессом кристаллизации слитка в ПДП можно управлять в более широких пределах по сравнению с вакуумной дуговой и электрошлаковой печами благодаря раздельному регулированию скорости плавления и мощности теплового потока дуги.

Для плавки газонасыщенных материалов, обеспечивающей их дегазацию, применяют ПДП низкого давления (10³- 0, 10 н/м², или 10^-2-10^-6 кгс/см²); они используются вместо более дорогих и сложных электроннолучевых печей.

В ПВП (рис. 3) плазма вследствие особенностей устройства плазматрона не содержит частиц вещества электродов и является более чистой; поэтому печи такого типа чаще применяют для выращивания монокристаллов и переработки чистых веществ.

Рис. 2. Плазменнодуговые печи с кристаллизатором: а-вертикальное расположение заготовок, б - горизонтальное; 1 - плазматрон; 2 - переплавляемый металл.

Рис. 3. Высокочая стотная плазменная печь: 1 - запальный электрод; 2- подача газопорошковой смеси; 3 - герметичная камера; 4 - плазма; 5 - индуктор; 6 - выращиваемый кристалл.