Кинетические процессы и оптическое излучение различных стадий импульсного пробоя в коротких перенапряженных промежутках в инертных газах высокого давления

• Автор: Аль-Шатрави Али Джихад Гатеа (Катаа Али Дж.)
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 180 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗРЯДА В ГАЗАХ
ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
§ 1.1. Формирование начальных стадий стримерных разрядов в газах
высокого давления
1.1.1 Таунсендовские разряды
1.1.2. Стримерные разряды
§ 1.2. Устойчивость начальных стадий импульсных разрядов в газах
высокого давления
§ 1.3; Физические процессы в прикатодной плазме в импульсных
разрядах высокого давления
§ 1.4.Устойчивость однородных объемных разрядов
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
§2.1. Электрическая схема формирования высоковольтных импульсов
напряжения и инициирования разряда
§ 2.2. Регистрация электрических характеристик разряда
§ 2.3. Регистрация пространственно-временного развития разряда
§ 2.4. Спектроскопическое исследование разряда
ГЛАВА III. МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ РАЗРЯДА ПРИ
РАЗЛИЧНЫХ НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
§3.1. Влияние прикладываемого поля на процесс формирования
разряда
§3.2. Неустойчивость фронта волны ионизации катодонаправленного
стримера в гелии высокого давления
§3.3. Особенности формирования.и развития начальных стадий
импульсного пробоя в аргоне
§3.4. Кинетическая модель плазмы импульсного разряда в Аг атмосферного давления

ГЛАВА IV. ВЗРЫВНЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ЭЛЕКТРОДАХ И ФОРМИРОВАНИЕ УДАРНЫХ ВОЛН В ИМПУЛЬСНЫХ РАЗРЯДАХ
ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
§ 4.1. Физические процессы в прикатодной области импульсных
разрядов
§4.2. Взрывные процессы, инициирующие искровой канал
4.2.1. Формирование искрового канала в аргоне
4.2.2. Особенности прорастания искрового канала в объемном
разряде в гелии
4.2.3 Взрывные процессы, инициирующие искровой канал
§4.3. Процессы расширения катодного пятна и формирование ударных волн в плазме объемного разряда в гелии атмосферного давления
§4.4. Сильноточный диффузный разряд в аргоне
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Введение
Актуальность темы диссертации. Постоянное внимание к электрическим разрядам, развивающимся в газах высокого давления, обусловлено, прежде всего, их широким распространением и перспективами применения в новейших областях науки и техники. Импульсные разряды нашли применение в устройствах различного назначения: они используются при разработке быстродействующих коммутаторов тока [1-2], в импульсных источниках света, предназначенных для метрологии быстропротекающих процессов [3-4], в устройствах квантовой электроники [5-6], в работе многочисленных управляющих приборов-коммутаторов и размыкателей электрического тока, фотохимии и т. д.
Именно в подобных исследованиях были установлены классические механизмы пробоя - таунсендовский и стримерный [7-10]. 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 таунсендовского и стримерного механизмов [11-22], а с другой - к обнаружению новых фундаментальных закономерностей. В частности, при исследовании разрядов в активных средах эксимерных лазеров, а впоследствии и в чистых газах была обнаружена необычная форма разряда с объемным протеканием тока, в которой практически отсутствует контракция, - сильноточный диффузный режим (СДР) [23-27]. Несмотря на внешнее сходство (объемное однородное свечение), свойства разряда в объемной фазе и при СДР имеют существенное различие. Речь идет по существу о двух разных формах объемного протекания тока. Общее этих разрядов заключается в том, что результаты, полученные в них, можно использовать при решении проблемы создания активной среды газовых лазеров. Необычность СДР заключается в том, что в отличие от ОР, в нем фактически отсутствует контракция.

В работе [79] проведены первые исследования с электродами, изготовленными из алюминия, нержавеющей стали, вольфрама, графита с целью регистрации продуктов эрозии. В этих экспериментах показано, что при определенных условиях наблюдается заметная эрозия электродов и на приемном устройстве зарегистрированы продукты эрозии в виде тонкого покрытия и (или) слоя- пыли порошка. Анализ этих продуктов на электронном микроскопе показал наличие частиц с размерами от 50-100 мм до нескольких микрон.
К сожалению, физические процессы на электродах и в холодных приэлектродных областях в парах материала электродов изучены недостаточно. Из общих соображений ясно, что для обеспечения непрерывности протекания тока через приэлектродные промежутки в них должна обеспечиваться достаточная плотность электронов и достаточное поле в плазме. Соответственно, температура электронов Тс, будут значительно больше, чем в центральной части разрядной трубки, где присутствуют пары меди [80].
Расчеты на основе модели [81] для условий экспериментов с трубкой диаметром 18 мм [82] показали, что в холодных приэлектродных областях поле Е и температура Тс примерно вдвое больше, а энерговклад в 2-3 раза больше, чем в центральной части. Однако нет ясности относительно пс0 в этих областях и изменения пе во времени. Характер рекомбинации в приэлектродных областях, где должны в основном существовать ионы буферного газа, может существенно отличаться от характера рекомбинации в центральной части трубки из-за различий в температуре газа и возможного влияния диссоциативной рекомбинации.
Дополнительную сложность в анализе процессов на электродах и в приэлектродных областях вносит то обстоятельство, что разряд в них часто контрагирован, т.е. имеет вид сравнительно узкого шнура, часто концентрирующегося на катоде в малом пятне, которое иногда перемещается по катоду, а иногда фиксируется в одном месте [6,37,44,83,84].