Ультразвук помог направить плазменные искры

Физики из Испании, Канады и Финляндии показали, что при помощи ультразвукового поля можно направлять плазменные разряды в нужном направлении, даже вокруг препятствий. Для этого они использовали набор ультразвуковых излучателей, расположенных по периметру двух колец, а результаты фиксировали при помощи высокоскоростной камеры. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Электрическая плазма — это поток заряженных частиц, который может использоваться в самых разных областях: от бактерицидной обработки до высоковольтного переключения и сварки. Однако естественное поведение плазменных искр хаотично и плохо поддается контролю. Ранее ученые использовали лазеры для формирования разрядов по заданной траектории, но такие системы сложны, дороги и потенциально опасны.

Исследователи под руководством Ари Салми (Ari Salmi) из Хельсинского университета и Асьера Марзо (Asier Marzo) из Наваррского университета продемонстрировали, что можно направлять электрические искры с высокой точностью, используя сфокусированные ультразвуковые поля. Физики создавали зоны пониженной плотности воздуха при помощи ультразвуковых волн — такие области становятся естественными путями прохождения плазмы. Для генерации электрических разрядов физики использовали катушку Тесла с несущей частотой 2,4 мегагерца, управляемую генератором сигналов с амплитудной модуляцией от 50 герц до 5 килогерц. Ультразвуковое поле создавалось массивом из 64 излучателей, работающих на частоте 40 килогерц, управляемых специализированной платой Ultraino. Для регистрации процесса ученые применяли высокоскоростную камеру, снимающую до 10000 кадров в секунду.

В результате физики смогли управлять разрядами с точностью до миллиметра, изменяя их направление за миллисекунды. Кроме того, они продемонстрировали, что плазма может обходить препятствия, следуя криволинейным траекториям, сформированным ультразвуковыми волнами.

Ученые исследуют поведение электрических разрядов при различных условиях. Например, ранее исследователи разобрались с возникновением зарядовых мозаик при контакте диэлектриков.