Динамика пространственной структуры и кинетические процессы импульсного разряда в гелии в коротких перенапряженных промежутках

• Автор: Гаджиев, Махач Хайрудинович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ГЛАВА I. САМОСТОЯТЕЛЬНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ РАЗРЯДЫ

В ГАЗАХ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

§ 1.1. Формирование и устойчивость начальных стадий импульсных

разрядов в газах высокого давления

§ 1.2. Кинетика заселения энергетических уровней атомов в инертных

газах высокого давления

§ 1.3. Спектральные исследования объемных и контрагированных

разрядов в газах высокого давления

§ 1.4. Особенности развития импульсных разрядов в парах материала

электродов

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ
§ 2.1.Генератор высоковольтных импульсов напряжения
§ 2.2. Регистрация электрических и спектральных характеристик
разряда
§ 2.3. Регистрация пространственно - временной картины свечения
промежутка
§ 2.4. Двумерная модель формирования объемного разряда в инертных газах высокого давления, методика решения и алгоритм ее реализации
§ 2.5. Кинетическая модель плазмы импульсного разряда и алгоритм ее
реализации
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА КИНЕТИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАЗМЫ ОБЪЕМНОГО РАЗРЯДА В ГЕЛИИ
ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
§3.1. Функция распределения электронов по энергиям в плазме объемного разряда
§3.2. Кинетика формирования заряженных и возбужденных частиц в
плазме объемного разряда

§3.3. Динамика пространственной структуры и кинетика заселения
возбужденных состояний атома гелия
ГЛАВА IV. ДИНАМИКА РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ,
СПЕКТРАЛЬНЫХ И ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ИМПУЛЬСНОГО РАЗРЯДА В ГЕЛИИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
§ 4.1. Неустойчивость фронта волны ионизации на начальных стадиях
стримерного пробоя
§ 4.2. Фаза квазистационарного горения импульсного разряда высокого давления
§ 4.3. Спектр излучения из объема плазмы
§4.4. Электрические и спектральные характеристики катодного слоя
объемного разряда
§4.5. Результаты моделирования прорастания искрового канала в гелии высокого давления
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Импульсные разряды высокого давления, развивающиеся в газах, представляют большой интерес для многочисленных практических приложений, обусловленный, прежде всего широким их распространением и перспективами применения в новейших областях науки и техники.
В настоящее время хорошо описаны классические - таунсендовский и стримерный механизмы роста проводимости разрядных промежутков. Первый механизм применяется для объяснения зажигания тлеющего разряда при малых перенапраяжениях, а второй - искрового пробоя при высоких перенапряжениях. Однако, в связи с усовершенствованием современной техники эксперимента существенно расширился диапазон представлений об импульсных разрядах, развивающихся в плотных газах.
С одной стороны, это относится к более детальному изучению таусендовского и стримерного механизмов, а с другой - были обнаружены новые фундаментальные закономерности: в частности, при инициировании самостоятельного разряда с предварительной ионизацией, показана возможность реализации объемной формы горения при давлении порядка атмосферного. С другой стороны, в последние годы появились работы, связанные с объяснением механизма ветвления стримера, основанные на неустойчивости плоского фронта ионизации участка стримера, которое происходит при достижении им некоторого критического размера и развивается быстрее, чем стример достигает противоположного электрода.
Прогресс в указанных областях в существенной степени зависит от знания физических свойств разряда на различных стадиях его развития. Все это требует получения дополнительных результатов на основе новых измерений по импульсным разрядам атмосферного давления.
Поскольку гелий широко используется в качестве буферного газа в активных средах газовых лазеров, то исследования характера формирования и контракции ОР в искровой канал, наблюдение разнообразных картин развития неустойчивостей объемных и стримерных разрядов в широком диапазоне

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ
В настоящей главе рассматриваются вопросы, связанные с экспериментальной аппаратурой исследования, условиями проведения измерений и методами исследования быстропротекающих процессов при пробое газов высокого давления (гелий) в широком диапазоне изменения прикладываемого поля. В данной главе также приведены численные модели плазмы импульсного объемного разряда как в чистом гелии, так и в парогазовой смеси гелии и изложена двумерная модель формирования катодного слоя в импульсном объемном разряде в гелии и алгоритмы программной реализации этих моделей.
Измерения проводились с использованием следующих экспериментальных методов: электрические характеристики разряда
измерялись осциллографическими методами; пространственно - временной картины формирования и развития пробоя регистрировались с помощью ФЭР2-1; спектральные измерения характерных стадий электрического пробоя проводились с помощью монохроматора МДПС или спектрографа ДФС-4.
Известно, что времена релаксации различных характеристик импульсного разряда (тока разряда, плотности тока, проводимости и т.д.) составляют несколько десятков не. Поэтому экспериментальная установка и используемые методы исследования создавались, исходя из таких условий, чтобы можно было получить информацию о процессах, протекающих в пробое с хорошим пространственным и временным разрешением. Экспериментальная установка и методы исследования удовлетворяли следующим требованиям:
Временное разрешение измеряемых параметров: электрических,
оптических и спектральных - не хуже 10нс.
Импульсный генератор с регулируемой амплитудой до 30 кВ выдавал импульсы напряжения с фронтом ~10 не. Источник предварительной
7 8 “3
ионизации газа создавал концентрацию первичных электронов ~ 10 -10 см'.