Ráfagas de plasma, llamados chorros de plasma, tienen numerosos usos que van desde el desarrollo de motores más eficientes, que algún día podría enviar naves espaciales a Marte, para usos industriales como la pulverización de recubrimientos de nanomateriales en objetos tridimensionales.

Los chorros de plasma de descarga capilar son aquellos que son creados por una gran corriente que pasa a través de un gas de baja densidad en lo que se denomina cámara capilar. El gas se ioniza y se convierte en plasma, una mezcla de electrones e iones cargados positivamente. Cuando el plasma se expande en la cámara capilar debido al calentamiento de la energía del arco, el plasma se expulsa de la boquilla capilar formando el chorro de plasma.

Esta semana en Revisión de instrumentos científicos , un nuevo estudio examina cómo las dimensiones del capilar que produce el plasma afectan la longitud del chorro. Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong descubrieron que podían lograr el chorro de plasma más largo alterando las dimensiones para maximizar la densidad de energía dentro de la cámara capilar.

"Los resultados experimentales muestran que se puede obtener la mayor longitud del chorro de plasma ajustando los factores geométricos, "dijo Jiaming Xiong, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong y uno de los autores. "Los chorros de plasma capilar tienen una amplia gama de aplicaciones y la longitud del chorro de plasma es un parámetro característico importante".

Estudios previos en esta área se han centrado en la formación del chorro de plasma y simulaciones numéricas del plasma de descarga capilar, pero pocos investigadores han observado cómo la estructura del capilar influye en el tamaño del chorro de plasma.

Xiong y el grupo de investigadores configuraron su chorro de plasma capilar a presión atmosférica normal con una cámara para fotografiar la longitud del chorro de plasma. El sistema capilar consta de un electrodo de clavija para el lado del cátodo cargado negativamente del dispositivo de suministro de corriente, y un electrodo de placa para el ánodo cargado positivamente. Una pared aislante rodea el cátodo, creando una cámara donde el gas se ioniza cuando aplican un pulso de activación.

El plasma se expulsa a través de una boquilla en forma de cono dentro del ánodo de la cámara capilar. Variando la longitud de la cámara capilar, el diámetro del cátodo y la longitud de la punta del cátodo, los investigadores determinaron las mejores proporciones para generar el chorro más largo.

El estudio sugiere que las dimensiones que ofrecen la mayor densidad de energía dentro de la cámara producirán el chorro de plasma más largo. A medida que aumenta la longitud del capilar, la energía depositada en el canal del arco también aumenta, pero solo hasta cierto punto. Por lo tanto, existe una longitud de cámara óptima para maximizar la densidad de energía en la cámara capilar.

Adicionalmente, demostraron que aumentar el diámetro del cátodo y la longitud de la punta del cátodo acorta el chorro de plasma, porque estos cambios reducen la energía depositada en el canal del arco. En su próximo estudio, los investigadores utilizarán combinaciones de diferentes circuitos de descarga de pulsos y energías de descarga para ver cómo estos factores impactan en la longitud del chorro de plasma.