Архив статей

Проведено исследование зависимости временных параметров процесса коммутации вакуумного промежутка под действием импульса лазерного излучения наносекундной длительности, падающего на катод, от энергии излучения. 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.

С использованием метода акцепторов найдены скорости генерации и энергетические выходы гидратированных электронов в воде под воздействием тлеющего разряда атмосферного давления. Установлено, что скорость генерации гидратированных электронов растет от 0,7510-6 до 2,610-6 моль л-1с-1 при увеличении тока разряда от 10 до 50 мА, а значения энергетического выхода не зависят от тока и составляют 0,130,01 частиц/100 эВ.

В предложенную ранее математическая модель процессов в стационарном открытом разряде включен учет образующихся в разряде вторичных электронов, что позволило оценить энергетическое распределение пучка убегающих из разряда электронов. Показано, что при высоких напряжениях энергия существенной доли вторичных электронов незначительно отличается от энергии первичных электронов, которая соответствует приложенному ускоряющему напряжению.

С использованием ранее построенной модели физических процессов в генераторе электронного пучка на основе стационарного высоковольтного тлеющего разряда с убеганием электронов проведена оценка влияния нагрева газа в области катодного падения потенциала на вольтамперную характеристику генератора.

Экспериментально и численно исследована зависимость формы пылевых структур от величины тока тлеющего разряда в неоне. При увеличении тока однородные по радиальному сечению пылевые структуры трансформировались в структуры с внутренней полостью, свободной от пылевых частиц. Рассчитана потенциальная энергия пылевых частиц с помощью диффузионно-дрейфовой модели положительного столба разряда в неоне с учетом градиента температуры. Определена роль тепловыделения в процессе изменения формы пылевых структур. Результаты работы могут быть использованы для плазменных технологий с пылевой плазмой.

Предложенная ранее математическая модель процессов в высоковольтном тлеющем разряде с убеганием электронов (открытом разряде) позволяет учитывать влияние положения и эффективной прозрачности анода на вольт-амперную характеристику. Выполнен численный анализ зависимостей безразмерных параметров, показавший, что в большинстве случаев влияние характеристик анода незначительно, что соответствует имеющимся экспериментальным данным.

Путем уточнения ранее предложенной математической модели стационарного открытого разряда проведено исследование пространственного распределения потенциала электрического поля. Показано, что в большей части катодного слоя потенциал описывается степенной зависимостью с показателем степени 5/3, что отличается от квадратичной зависимости, использованной ранее в различных работах, включая модель открытого разряда. Однако численная погрешность квадратичной зависимости не превышает 20 %.

Предложены соотношения для оценки энергетической эффективности генерации пучков убегающих электронов в стационарном открытом разряде. Показано, что выражение для КПД генератора отличается от принятого для электронных пушек с высоковольтным тлеющим разрядом из-за образования в области катодного падения вторичных электронов.

Зафиксировано уменьшение амплитуды тока искрового разряда по диэлектрической поверхности в вакууме с увеличением протяженности искрового промежутка. В присутствии продольного магнитного поля происходит затягивание переднего фронта импульса напряжения пробоя, а ток, в свою очередь, из четко выраженного импульса превращается в знакопеременные колебания. Наблюдалось замедление процесса пробоя при наличии предваряющего искру слаботочного разряда.

Определены параметры разряда для заряженных пылевых структур сферической формы (кулоновских пылевых сфер) в плазме неона при температуре стенки разрядного устройства 77 К. Пылевые сферы наблюдались экспериментально при фиксированных давлениях неона 0,15, 0,9 и 1,2 Торр и были получены экстраполяцией при давлениях 0,42 и 0,65 Торр. Пылевые сферы соответствовали точке пересечения зависимостей радиального и аксиального размеров пылевых структур от тока разряда. Проанализирована связь параметров плазмы, при которых образуются пылевые сферы, с составом, фазовым и динамическим состоянием компонент, образующих пылевые сферы, и с размером пылевых сфер. Проведён численный расчёт параметров плазмы разряда и пылевых сфер при изменении давления газа. Обнаружен непрерывный фазовый переход второго рода в пылевых сферах при давлениях 0,15–0,65 Торр. Обнаружено увеличение величины «химического потенциала» пылевой сферы вблизи линии ликвидуса и линии раздела компонентов пылевой смеси на фазовой P–I диаграмме.

Экспериментально получена граница (линия) перехода от сплошных пылевых структур к полым пылевым структурам в координатах «давление – ток разряда» в тлеющем разряде в неоне. Эксперименты выполнены для сферических частиц диаметром 2,55 и 4,14 мкм. Проведено моделирование линии перехода с помощью диффузионно-дрейфовой модели положительного столба разряда в неоне с учетом радиального градиента температуры. В результате моделирования экспериментальных данных обнаружено, что сила термофореза, действующая на микрочастицы в пылевой структуре, связана с параметрами разряда, зависит от размера микрочастиц и пылевой структуры. Результаты работы могут быть использованы в технологиях с пылевой плазмой.

Для разрядной системы с протяженным полым катодом, используемой в форвакуумном плазменном источнике ленточного электронного пучка, исследовано влияния геометрии катодной полости и рода плазмообразующего газа на однородность распределение концентрации плазмы в области эмиссионной границы. Показано, что наибольшее влияние на однородность распределения концентрации эмиссионной плазмы оказывает геометрические параметры разрядного промежутка электронного источника. При оптимальной геометрии разрядной системы определен диапазон токов разряда, давления и рода газа, обеспечивающие неоднородность распределения концентрации плазмы не более 20 % от среднего значения.