Estudio experimental de un jet supersónico de plasma térmico mediante de la utilización de sondas de Langmuir

LEANDRO PREVOSTO; HÉCTOR KELLY; BEATRIZ MANCINELLI

Mendoza, Argentina

Congreso; IX Reunión sobre recientes avances en física de fluidos y sus aplicaciones; 2006

Las sondas electrostáticas (de Langmuir) constituyen una diagnóstica sencilla y ampliamente probada en plasmas no colisionales (camino libre medio de las partículas cargadas >> que el tamaño de la sonda); que permite obtener información sobre la densidad y temperatura electrónica del plasma. Las teorías disponibles para la interpretación de los resultados en un plasma altamente colisional, son complejas e inconclusas, y en particular, no existen teorías para la interpretación de las curvas características de arcos de plasma atmosférico con elevado movimiento macroscópico. El principal problema es disponer de una evaluación precisa de las perturbaciones introducidas por la sonda. Aplicaciones de sondas de Langmuir en arcos atmosféricos industriales (tipo TIG), tienen antecedentes en [Gick et al, 1973 J. Phys. D: Appl. Phys. 6, 1941), y más recientemente en [Fanara, 2005 IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 33 no. 3] y [Fang et al, 2005 IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 33 no. 4]. En el presente Trabajo se presenta un estudio del plasma producido en una antorcha de corte mediante sondas de Langmuir, y se muestran las señales características obtenidas con diferentes polarizaciones de la sonda respecto del plasma. Dada la elevada densidad de energía de dicho plasma (ne ~ 1024 m-3, Te ≈ Th ~ 1 eV, p ~ 105 Pa, h ~ 108 J m-3, flujo supersónico), se ha prestado especial atención en lograr un tiempo de residencia muy reducido (~ 10 μs) de la sonda en el plasma, de modo de prevenir la emisión termoiónica y evitar la destrucción de la sonda. Se analizan las señales obtenidas a la luz de las teorías disponibles.