Научный архив: статьи

Проведены экспериментальные исследования диффузных разрядов в газах повышенного давления при неоднородном распределении электрического поля в промежутке. Показано, что при положительной полярности электрода с малым радиусом кривизны в азоте и воздухе генерируется характеристическое излучение (K-линия азота). Тормозное рентгеновское излучение из анода зарегистрировано в воздухе атмосферного давления при амплитуде падающей волны импульса напряжения 12 кВ.

Проведено исследование условий формирования и свойств диффузных и объёмных разрядов, которые широко используются при высоких давлениях различных газов и их смесей для получения генерации в ВУФ, УФ, видимой и ИК-областях спектра. Установлено, что спектральные характеристики излучения объёмных и диффузных разрядов подобны. Показано, что отличие данных режимов разрядов связано с условиями их формирования. Диффузные разряды формируются за счёт быстрых и убегающих электронов, для генерации которых следует использовать один или оба электрода с малым радиусом кривизны. При получении объёмных разрядов необходимо осуществлять предыонизацию разрядного промежутка от дополнительного источника, а также обеспечивать однородное электрическое поле между электродами.

Исследовано формирование диффузной плазмы в трубках с внутренними диаметрами 8,4 и 14,2 см при скорости роста напряжения V  35 кВ/мкс и  100 В/мс. Приводятся фотографии свечения разряда в различных режимах. Показано, что при V  100 В/мс и давлениях воздуха p = 0,4 и 1 Торр пробой промежутка инициируется за счёт распро-странения стримера от плоского электрода положительной полярности. Установлено, что после прохождения стримером промежутка плоскость – остриё и образования плазменной диффузной струи красного цвета, происходит формирование тлеющего разряда, который может поддерживаться как в импульсном, так и в стационарном режиме. Показано, что наибольшую мощность излучения из плазмы разряда в этих условиях даёт фронт стримера, а наибольшие энергии излучения первой и вто-рой положительных систем азота достигаются за счёт увеличения длительности импульса возбуждения при переходе в режим тлеющего разряда. Подтверждено, что при p = 0,4 и 1 Торр спектр излучения положительного столба тлеющего разряда соответствует спектру излучения красных столбчатых спрайтов.

Показано, что разогрев вулканического материала, взятого на вулкане Этна (Италия), апокампическим разрядом уменьшает напряжение, при котором от канала разряда стартует положительный стример - апокамп, и увеличивает скорость его распространения. По спектрам люминесценции видно, что эти процессы сопровождаются эмиссией легкоионизуемых K и Na, что согласуется с данными об элементном составе образцов Этны. На основе полученной информации предложена гипотеза о том, что в местах повышенной вулканической активности на высотах 10-18 км (на уровне тропосферы) вероятность появления голубых струй и стартеров повышается.

В воздухе, азоте, аргоне и гелии атмосферного давления исследовано излучение плазмы диффузного разряда, формируемой между двумя электродами с малым радиусом кривизны. При наносекундной длительности импульса напряжения и милиджоульных энерговкладах в газ зарегистрированы треки частиц, вылетающих из ярких пятен на электродах, в том числе, под прямым углом к их поверхности. Показано, что в этих условиях длина треков зависит от полярности электрода и, что в воздухе треки заканчиваются более яркой областью свечения. Установлено, что наибольшую интенсивность излучения при разрядах в четырёх различных газах (воздух, азот, аргон и гелий) имеют треки, которые формируются в воздухе. Из этого, а также из зарегистрированной ранее длительности свечения треков в сотни микросекунд, следует, что их излучение в основном определяется нагревом материала электрода в результате взаимодействия с кислородом.

Приведены результаты исследований генерации пучков убегающих электронов и рентгеновского излучения в неоднородном электрическом поле при давлениях воздуха, азота, аргона и гелия от 1 до 100 кПа. Использовался генератор, который формировал импульсы напряжения с фронтом  1,5 мкс и амплитудой до 200 кВ. Рентгеновское излучение с помощью сцинтиллятора и ФЭУ было зарегистрировано за анодом из алюминиевой фольги во всём диапазоне давлений во всех четырёх газах.

В гелии пучок убегающих электронов при давлении 100 кПа был зарегистрирован коллектором. В воздухе, азоте и аргоне пучок убегающих электронов с данным генератором имел сравнительно малые амплитуды, а также энергии и фиксировался коллектором только при низких давлениях (< 20 кПа). Установлено, что при микросекундной длительности фронта импульса напряжения необходимо использовать катоды, обеспечивающие наибольшие напряжения пробоя промежутка.

Проведены исследования генерации пучков убегающих электронов (УЭ) и формирования диффузных разрядов при пробое промежутков с катодом, который имеет малый радиус кривизны. В воздухе и азоте повышенного давления на основе регистрации и анализа характеристик излучения разряда, а также параметров тока пучка УЭ и динамического тока смещения показано, что в зависимости от условий (приведённая напряжённость электрического поля, сорт газа и его давление, конструкция и материал катода, амплитуда и фронт импульса напряжения) реализуется различные режимы генерации пучков УЭ. Установлено, что соотношение скорости фронта волны ионизации (стримера) и убегающих электронов, а также конструкция катода и времени задержки до взрыва катодных микронеоднородностей существенно влияют на режим генерации УЭ. Определены условия реализации различных режимов, приведены осциллограммы импульсов тока пучка и фотографии свечения промежутка.

Работа посвящена изучению свойств плазмы импульсного стримерного разряда, которая по своим свойствам подобна плазме высотных атмосферных разрядов. Создана установка для экспериментального моделирования красных спрайтов, наблюдаемых при разрядах на высотах 40–100 км от поверхности Земли. При низких давлениях атмосферного воздуха определены условия формирования двух волн ионизации (стримеров), которые распространяющиеся в противоположных направлениях из области плазмы, создаваемой ёмкостным разрядом. Измерена скорость фронта волны ионизации, приводятся спектры излучения и фотографии разряда. Анализируется механизм генерации спрайта

Проведены исследования свечения наносекундного диффузного разряда между двумя остриями с высоким пространственным разрешением. При атмосферном давлении воздуха, а также при давлениях 300, 100 и 30 Торр, обнаружено большое число тонких светящихся треков, стартующие из области ярких пятен на электродах.

Показано, что форма треков изменяется от прямых линий до извилистых, а направление их движения в ряде случаев может меняться на противоположное. Установлено, что в условиях формирования тонких светящихся треков, в спектре излучения диффузной плазмы при резко неоднородном электрическом поле и наносекундной длительности импульса напряжения доминируют полосы второй положительной системы азота. С помощью ICCD камеры показано, что излучение треков в первые десятки наносекунд на фоне широких стримеров и диффузного разряда не регистрируется. Выдвинута гипотеза, объясняющая появление многочисленных треков при пробое воздуха в неоднородном электрическом поле.

Получены новые данные о тричеловском режиме коронного разряда в воздухе атмосферного давления. При квазистационарном напряжении отрицательной полярности на промежутке остриё (катод из стали) – плоскость реализован импульсно-периодический режим, при котором с малой паузой генерируется два импульса (пика) тока с различной длительностью, задержкой и амплитудой, а также переходный режим с увеличенной длительностью импульсов Тричела. Показано влияние на форму импульсов тока и длительность паузы между ними напряжения и дополнительного конденсатора, включаемого параллельно промежутку.

Изучено формирование плазменных диффузных струй (ПДС) красного цвета, инициируемых ёмкостным разрядом в воздухе при давлениях 0,1–10 Торр. При импульсно-периодическом режиме разряда в трубке диаметром 15 см получены данные о размерах и свойствах ПДС, в том числе, встречных с различной и одинаковой полярностью фронта. Приводятся фотографии свечения разряда в различных режимах. Подтверждено, что при одинаковой полярности импульсов напряжения излучение встречных ПДС подавляется. Показано, что во время столкновения однополярных ПДС, формируемых от двух генераторов, яркость свечения разрядной плазмы между кольцевыми электродами увеличивается