Теоретически и экспериментально исследован электрогидродинамический поток в газе, индуцируемый высокочастотным барьерным разрядом, распределенным по поверхности диэлектрика. Приводятся зависимости ионного тока, скорости газового потока и их пространственные распределения от параметров питания плазменного эмиттера ионов и внешнего электрического поля, определяемого потенциалом на сеточном коллекторе.
Theoretically and experimentally the electrohydrodynamic flow in gas induced by the highfrequency barrier discharge distributed on a dielectric surface is investigated. Dependences of ionic current, speed of a gas flow and their spatial distributions from parameters of power supply of the plasma emitter of ions and the external electric field determined by potential on a grid collector are given.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 22662136
Основные результаты и выводы работы могут быть сформулированы следующим образом.
1. Представлена теоретическая модель электрогидродинамического потока и рассчитаны его основные характеристики для плоской геометрии электродов и для случая с плазменным эмиттером ионов коаксиальной формы.
2. Создано и экспериментально исследовано устройство формирования электрогидродинамического потока на основе коаксиального плазменного эмиттера и сеточного коллектора ионов. Полученные экспериментальные данные согласуются с результатами теоретических расчётов.
3. Продемонстрирована возможность масштабирования площади и величины газового расхода за счёт параллельного набора плазменных эмиттеров. В устройстве с двумя коаксиальными плазменными эмиттерами площадь поперечного сечения воздушного потока составила около 100 см2, а его величина превысила 11 л/с, что сравнимо с газовыми потоками, создаваемыми электромеханическими вентиляторами, и значительно больше, чем у потоков, получаемых с помощью коронного разряда.
Список литературы
1. Hauksbee F. Physico-mechanical experiments on various subjects. — London, England, 1709.
2. Peek F. W. Dielectric phenomena in high voltage engineering. — New York: McGraw-Hill, 1929.
3. Чижевский А. Л. Аэроионификация в народном хозяйстве. — М.: Госпланиздат, 1960.
4. Robinson M. // AIEE Transactions. 1961. V. 80. P. 143.
5. Leonard G. L., Mitchner M., Self S. A. // Journal Fluid Mech. 1983. V. 127. P. 123.
6. Горкин С. Б., Козлов Б. А., Соловьев В. И. // Известия РАН. Серия физическая. 1994. Т. 58. № 2. С. 42.
7. Colver G., El-Khabiry S. // Phys. Fluids. 1997. V. 9. No. 3. P. 587.
8. Mclean K. J. // IEEE Proceedings on Science Measurement and Technology. 1998. V. 135. No. 6. P. 347.
9. Хомич В. Ю., Ямщиков В. А. Препринт ЦНП ИПЭ РАН. — М.: РИИС ФИАН, 2003. .
10. Brown D. L., Jewell-Larsen N. E., Krichtafovitch I. A., et al. / In Proc. International Symposium on High Voltage Engineering (ISH). Delft, Nederland, 2003. P. 1—4.
11. Верещагин И. П. Коронный разряд в аппаратах электрон-ионной технологии. — М.: Энергоатомиздат, 1985.
12. Капцов Н. А. Коронный разряд и его применение в электрофильтрах. — М.: Гос. изд-во техн.-теор. лит., 1947.
13. Кулешов П. С. // Электронный научный журнал «Исследовано в России». 2005. Вып. 227. С. 2336.
14. Leger L., Moreau E., Touchard G. // IEEE Transactions on Industry Applications. 2002. V. 38. No. 6. P. 1478.
15. Madhan R. C. M., Roth J. R., Sin H. / AIAA paper 2003. 41st Aerospace Sciences Meeting & Exhibit 2003, Reno, Nevada, USA. P. 531.
16. Fisher T., Garimella S. V., Go D. B., et al. // Journal of Applied Physics. 2007. V. 102. P. 53.
17. Honer K. A., Jewell-Larsen N. E., Ran H., et al. / Emerging Technologies in Forced Convection Air Cooling. Thermal News, 11-1-2008.
18. Khomich V. Yu., Moshkunov S. I., Nebogatkin S. V., et al. // Quantum Electronics. 2011. V. 41. No. 12. P. 1093.
19. Козлов Б. А., Соловьев В. И. // ЖТФ. 2006. Т. 76. № 7. С. 1.
20. Козлов Б. А., Соловьев В. И. // ЖТФ. 2007. Т. 77. № 7. С. 1.
21. Owsenek B., Seyed-Yagoobi J. // Journal of Heat Transfer. 1997. V. 119. P. 604.
22. Karpov S. V., Krichtafovitch I. A. / Proceedings of the COMSOL Multiphysics User’s Conference. — Boston, 2005.
23. Jayanty V., Jewell-Larsen N. E., Hsu C.-P., et al. / COMSOL Multiphysics. Proceedings of the ESA Annual Meeting on Electrostatics, 2008.
24. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. М.: Наука, 1964
25. Аполлонов В. В., Васьковский Ю. М., Жаворонков М. И. и др. // Квантовая электроника. 1985. Т. 12. № 1. С. 5.
26. Apollonov V. V., Baitsur G. G., Ermachenko A. V., et al. // JOSA B. 1991. V. 8. P. 220.
27. Небогаткин С. В., Хасая Р. Р., Хомич В. Ю. и др. // Прикладная физика. 2009. № 4. С. 111.
28. Миколуцкий С. И., Небогаткин С. В., Хасая P. P. и др. / Препринт Института электрофизики и электроэнергетики РАН, 2009.
29. Мошкунов С. И., Небогаткин С. В., Ребров И. Е. и др. // Прикладная физика. 2011. № 6. С. 222.
30. Кикоин И. К. Таблицы физических величин. Справочник. — М.: Атомиздат, 1976.
31. Небогаткин С. В., Ребров И. Е. Материалы конкурса Российской академии наук для молодых ученых РАН 2012 года.
32. Moshkunov S. I. A New Approach for developing highly effective Solid — State HV Pulse Generators for Laser Pumping. Book of abstracts. 17th ALT’09. Antalya. 2009. P. 233.
33. Малашин M. B., Мошкунов С. И., Небогаткин C. B. и др. // Квантовая электроника. 2011. Т. 41. № 4. С. 366.
34. Gryaznov O. V., Malashin M. V., Moshkunov S. I., et al. // Quantum Electron. 2009. V. 39. P. 714.
1. F. Hauksbee, Physico-Mechanical Experiments on Various Subjects. (London, England, 1709).
2. F. W. Peek, Dielectric Phenomena in High Voltage Engineering. (New York: McGraw-Hill, 1929).
3. A. L. Chizhevsky, Air-Ionic Atmosphere in National Economy (Gosplanizdat, Moscow, 1960).
4. M. Robinson, AIEE Transactions 80, 143 (1961).
5. G. L. Leonard, M. Mitchner, and S. A. Self, Journal Fluid Mech. 127, 123 (1983).
6. S. B. Gorkin, B. A. Kozlov, and V. I. Solov’ev, Bull. Russ. Acad, Sci.: Phys. 58, 42 (1994).
7. G. Colver and S. El-Khabiry, Phys. Fluids 9, 587 (1997).
8. K. J. Mclean, IEEE Proceedings on Science Measurement and Technology 135, 347 (1998).
9. V. Yu. Khomich and V. A. Yamshchikov, Preprint TsNP IPE RAN (2003).
10. D. L. Brown, N. E. Jewell-Larsen, I. A. Krichtafovitch, et al., in Proc. International Symposium on High Voltage Engineering (ISH). (Delft, Nederland, 2003). P. 1—4.
11. I. P. Vereshchagin, Corona Discharge in Devices of Electron-Ion Technology (Energoatomizdat, Moscow, 1985) [in Russian].
12. N. A. Kaptsov, Corona Discharge and Its Application (GITTL, Moscow, 1947).
13. P. S. Kuleshov, Electronic Journal “Issledovano v Rossii”, No. 227, 2336 (2005).
14. L. Leger, E. Moreau, and G. Touchard, IEEE Transactions on Industry Applications 38,. 1478 (2002).
15. R. C. M. Madhan, J. R. Roth, and H. Sin, in AIAA paper 2003. 41st Aerospace Sciences Meeting & Exhibit (2003, Reno, Nevada, USA). P. 531.
16. T. Fisher, S. V. Garimella, D. B. Go, et al., Journal of Applied Physics 102, 53 (2007).
17. K. A. Honer, N. E. Jewell-Larsen, H. Ran, et al., in Emerging Technologies in Forced Convection Air Cooling. (Thermal News, 11-1-2008).
18. V. Yu. Khomich, S. I. Moshkunov, S. V. Nebogatkin, et al., Quantum Electronics 41, 1093 (2011).
19. B. A. Kozlov and V. I. Solov’ev, Tech. Phys. 76 (7), 1 (2006).
20. B. A. Kozlov and V. I. Solov’ev, Tech. Phys. 77 (7), 1 (2007).
21. B. Owsenek and J. Seyed-Yagoobi, Journal of Heat Transfer. 119, 604 (1997).
22. S. V. Karpov and I. A. Krichtafovitch, in Proceedings of the COMSOL Multiphysics User’s Conference. (Boston, 2005).
23. V. Jayanty, N. E. Jewell-Larsen, C.-P. Hsu, et al., in COMSOL Multiphysics. Proceedings of the ESA Annual Meeting on Electrostatics, (2008).
24. B. M. Yavorsky and A. A. Detlaf, Handbook on Physics (Nauka, Moscow, 1964) [in Russian].
25. V. V. Appolonov, Yu. M. Vas’kovsky, M. P. Zhavoronkov, et al., Quantum Electronics 12, 5 (1985).
26. V. V. Apollonov, G. G. Baitsur, A. V. Ermachenko, et al., JOSA B. 8, 220 (1991).
27. S. V. Nebogatkin, R. R. Khasaya, V. Yu. Khomich, et al., Prikladnaya Fizika, No. 4, 111 (2009).
28. S. I. Mikolutsky, S, V, Nebogatkin, R. R. Khasaya, et al., Preprint of Institute for Electrophysics, RAS, 2009.
29. S. I. Moshkunov, S, V, Nebogatkin, I. E. Rebrov, et al., Prikladnaya Fizika, No. 6, 222 (2011).
30. I. K. Kikoin, Tables of Physical Quantities. Handbook. (Atomizdat, Moscow, 1976) [in Russian].
31. S, V, Nebogatkin and I. E. Rebrov, in Materials of Competition in RAS for Young Scientists (2012).
32. S. I. Moshkunov, A New Approach for developing highly effective Solid-State HV Pulse Generators for Laser Pumping. In Book of Abstracts. 17th ALT’09. (Antalya. 2009). P. 233.
33. M. V. Malashin, S. I. Moshkunov, S. V. Nebogatkin, et al., Quantum Electronics 41, 366 (2011).
34. O. V. Gryaznov, M. V. Malashin, S. I. Moshkunov, et al., Quantum Electronics 39, 714 (2009).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Янин Д. В., Галка А. Г., Смирнов А. И., Костров А. В., Стриковский А. В. Резонансная ближнепольная СВЧ-диагностика неоднородных сред 555
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Шахатов В. А., Лебедев Ю. А. Диагностика возбужденных частиц в водородной плазме (обзор). Часть I. Спектральный состав излучения, электронные состояния и излучательные характеристики частиц плазмы 571
Небогаткин С. В., Ребров И. Е., Хомич В. Ю., Ямщиков В. А. Мощный электрогидродинамический поток, создаваемый высокочастотным барьерным разрядом в газе 595
Асюнин В. И., Давыдов С. Г., Долгов А. Н., Козловская Т. И., Пшеничный А. А., Якубов Р. Х. Воздействие неоднородного аксиально-симметричного магнитного поля на плазму дугового разряда в вакууме 605
Асюнин В. И., Давыдов С. Г., Долгов А. Н., Козловская Т. И., Ревазов В. О., Селезнев В. П., Якубов Р. Х. Процесс коммутации вакуумного разрядника с лазерным управлением 613
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Болтарь К. О., Бурлаков И. Д., Пономаренко В. П., Филачёв А. М., Сало В. В. Твердотельная фотоэлектроника ультрафиолетового диапазона (обзор) 623
Кузнецов П. А., Мощев И. С., Сало В. В., Кощанцев Н. Ф. Фотоприемные модули с режимом ВЗН для мониторинга земной поверхности в ИК-диапазоне 635
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Дражников Б. Н., Бычковский Я. С., Кондюшин И. С., Козлов К. В. Система управления и автономной регистрации данных в процессе испытаний фотоприемных устройств 639
ПЕРСОНАЛИИ
Памяти Ю. К. Пожелы 643
ИНФОРМАЦИЯ
XLII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу (9–13 февраля 2015 г.) 644
Правила для авторов 647
Бланки для подписки 649
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
D. V. Yanin, A. G. Galka, A. I. Smirnov, A. V. Kostrov, and A. V. Strikovskii Resonant near-field microwave diagnostics of inhomogeneous mediums 555
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
V. А. Shakhatov and Yu. А. Lebedev Diagnostics of excited particle in hydrogen plasma (a review). Part I. Spectral composition, excited states and radiative characteristics of plasma particles 571
S. V. Nebogatkin, I. E. Rebrov, V. Yu. Khomich, and V. A. Yamshchikov Powerful electrohydrodynamic flow on the basis of the high-frequency barrier discharge in gas 595
V. I. Asiunin, S. G. Davydov, A. N. Dolgov, T. I. Kozlovskaya, A. A. Pshenichniy, and R. Kh. Yakubov Influence of an axially-symmetric non-uniform magnetic field on the arc plasma in vacuum 605
V. I. Asiunin, S. G. Davydov, A. N. Dolgov, T. I. Kozlovskaya, V. O. Revazov, V. P. Seleznev, and R. Kh. Yakubov Commutation process of the vacuum gap with laser control 613
PHOTOELECTRONICS
K. O. Boltar, I. D. Burlakov, V. P. Ponomarenko, A. M. Filachev, and V. V. Salo Solid-state photoelectronics of the ultraviolet range (a review) 623
P. A. Kuznetsov, I. S. Moshchev, V. V. Salo, and N. F. Koshantsev Photodetecting TDI modules for Earth surface monitoring in IR range 635
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
B. N. Drazhnikov, Y. S. Bychkovskiy, I. S. Kondyushin, and K. V. Kozlov Control system and autonomous data logging during testing 639
PERSONALIYA
Memory of Academician Yu. K. Pojela 643
INFORMATION
XLII International (Zvenigorodskaya) Con-ference on Plasma Physics and Thernonu-clear Fusion (February 9–13, 2015) 644
Rules for authors 647
Subscription to the Journal 649
Другие статьи выпуска
Разработана универсальная система контроля параметров электронных блоков фотоприемных устройств в процессе их испытаний. С ее помощью возможно проведения продолжительных испытаний с автоматической регистрацией и сохранением результатов измерения параметров через настраиваемые промежутки времени. Универсальность достигается наличием АЦП и ЦАП, а так же встроенными коммутаторами сигналов. Рассмотрены примеры объектов исследования. Описана конструкция системы контроля параметров и методы обеспечения требуемых характеристик.
Развитие оптико-электронных систем для мониторинга земной поверхности в ИК-диапазоне потребовало применения новых способов построения фотоприемных устройств: внедрение больших интегральных схем (БИС) обработки и считывания фотосигналов; изготовление фоточувствительных структур на основе материала КРТ, имеющих высокую обнаружительную способность (10111012 Вт·см·Гц1/2) в спектральном диапазоне 2—12 мкм и работающих при температурах от 60 до 170 К; снижение шага следования каналов и увеличение формата ФПУ; применение режима временной задержки и накопления (ВЗН) непосредственно на кристалле БИС считывания. В данной работе представлены два типа фотоприемных модуля: многоспектральный (3—12 мкм) на шесть поддиапазонов формата 576×4; односпектральный (2—3 мкм) формата 1024×10.
В статье рассмотрено современное состояние с разработкой фотоприемников и фотоприемных устройств, работающих в диапазоне длин волн электромагнитного излучения 0,1—0,38 мкм. Приведен обзор мировых достижений и тенденций развития этой области фотоэлектроники на основе различных полупроводниковых материалов. Рассмотрены основные физико-технические проблемы создания второго поколения ультрафиолетовых фотоприемных модулей на основе соединений АIII-N.
Проведено исследование зависимости временных параметров процесса коммутации вакуумного разрядника, управляемого импульсом лазерного излучения наносекундной длительности, от энергии излучения, падающего на катод. На основе полученных экспериментальных данных выдвинуто предположение о том, что под действием импульса лазерного излучения в продуктах эрозии электродов зажигается первоначально тлеющий разряд, который в результате развития ионизационно-перегревной неустойчивости испытывает контрактацию токового канала и переходит в дуговой. При величине энергии излучения, превышающей пороговое значение падающее на катод, излучение непосредственно ускоряет процесс развития неустойчивости и переход тлеющего разряда в дуговой за счет поглощения излучения в плазме разряда.
Присутствие внешнего магнитного поля не избавило от эффекта привязки вакуумной дуги в коаксиальном разрядном устройстве, но, тем не менее, повысило стабильность напряжения инициирующего пробоя по поверхности диэлектрика. Предполагается, что неоднородное магнитное поле вызывает дрейфовое движение плазмы, тангенциальный поток которой в результате обдувает поверхность диэлектрика и стабилизирует его изоляционные свойства. Проделанные оценки показали, что подобный механизм может реализовываться.
Выполнена первая часть обзора спектральных исследований возбужденных частиц в водородной плазме. Рассмотрены электронные конфигурации молекулы и атомов водорода, атомарные и молекулярные спектры излучения и поглощения. Обсуждаются механизмы фотораспада молекулы водорода и трехчастичной рекомбинации атомов водорода. Приведены излучательные характеристики молекулы водорода. На основе обзора сформирована база данных для обработки спектров водородной низкотемпературной плазмы.
Статья посвящена развитию и экспериментальной реализации метода резонансного ближнепольного подповерхностного СВЧ-зондирования неоднородных сред. В основе этой диагностики лежит зависимость импеданса электрически малой антенны от электродинамических параметров окружающей среды. Если антенна включена в качестве нагрузки в резонансную систему, то по смещению резонансной частоты и изменению добротности можно судить об интегральных значениях диэлектрической проницаемости и проводимости среды в ближнем поле антенного устройства. Для подповерхностной диагностики (томографии) неоднородностей требуется изменять эффективную глубину зондирования или, другими словами, характерный масштаб локализации квазистатического электрического поля в среде. В отличие от волновых методов, ближнепольная СВЧ-диагностика позволяет реализовать субволновое разрешение. В статье обсуждаются конкретные примеры реализации устройств, предназначенных для бесконтактной диагностики плазмы в разрядах атмосферного давления, контрастных диэлектрических объектов и патологических изменений в биологических тканях.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400