Публикации автора

Проведены экспериментальные исследования температурных характеристик нового типа плазменной струи — апокампа в воздухе атмосферного давления. Для этого предложена и апробирована методика построения «температурных карт», и с её помощью показано, что плазма в апокампе имеет большой температурный градиент с температурой в конце струи около 100 оС при температуре канала разряда около 1300 оС.

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.

В однобарьерном разряде с обострением напряжения и низкими расходом газа (до 1 л/мин) в щелевой геометрии разрядной зоны сформированы плоские плазменные струи атмосферного давления в воздухе, имеющие ширину до 3 см и длину до 4 см. Измерены энергетические, температурные и спектральные характеристики полученных струй. Спектр излучения содержит интенсивные максимумы, соответствующие электронно-колебательным переходам второй положительной системы молекулярного азота N2 (C3Πu → B3Πg) и сравнительно слабые линии переходов первой положительной системы иона N2 + (B2Σ+ u → X2Σ g). На примере инактивации культуры Staphylococcus aureus (штамм АТСС 209) показано, что плазма является источником химически активных частиц, обеспечивающих инактивацию микроорганизмов.

Исследовано свечение алмазов IIа типа (природного и искусственного) под воздействием пучка убегающих электронов субнаносекундной длительности и излучения импульсной KrClэксилампы. Показан существенный вклад катодолюминесценции (КЛ), а также фотолюминесценции (ФЛ) на спектры излучения в области 310–650 нм. Излучения Вавилова-Черенкова (ИВЧ) зарегистрировано только в области 225–310(350) нм и только с помощью монохроматора и ФЭУ. Измерены задержки между импульсами ИВЧ и КЛ. Показано, что коротковолновое ультрафиолетовое излучение усиливает интенсивность ФЛ.

В смесях Xe-Cl2 и Kr-Cl2 получены плазменные струи (апокампы), образующиеся на изгибе канала импульсно-периодического барьерного разряда. Сделана оценка скорости распространения волны ионизации апокампа, лежащая в диапазоне от единиц до сотен км/с. Показано, что добавка электроотрицательного газа к инертным газам (Xe и Kr) определяет формирование апокампа.

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.

Проведены исследования свечения кварца, сапфира и кристаллов MgF2 под воздействием пучка электронов с энергией до 400 кэВ. Во всех образцах зарегистрированы полосы излучения, интенсивность которых в ультрафиолетовой (УФ) области спектра при отсутствии поглощения увеличивается с уменьшением длины волны, а форма импульса излучения в области 200–400 нм соответствует форме импульса тока пучка. Данные полосы были отнесены к излучению Вавилова–Черенкова (ИВЧ). Установлено, что в сапфире и кристаллах MgF2 во время облучения пучком электронов возникает наведённое поглощение, которое существенно влияет на спектр излучения.

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.