Экспериментальное исследование прикатодной области сильноточных электрических дуг

• Автор: Горячев, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ «ЭМИТИРУЮЩИЙ КАТОД - ПРИКАТОДНАЯ ПЛАЗМА»

1Л. Описание экспериментальной установки: «плазматрон с

расширяющимся каналом»

1.2. Система спектрального анализа на базе дифракционного спектрографа ДФС - 452 и системы МОАС -
1.3. Система спектрального анализа на базе дифракционного спектрографа ДФС-452 и системы Апбог

1.3.1. Аппаратная функция матричной системы (теоретическое введение)

1.3.2. Оценки величин уширения линий источника для анализа аппаратной функции

1.3.3. Анализ экспериментальных данных по изучению аппаратной функции системы

1.4. Определение абсолютной спектральной интенсивности излучения плазмы
1.5. Проверка линейности характеристик регистрирующей аппаратуры
1.6. Система визуализации процессов на базе высокоскоростной цветной камеры УЬ-РАБТ (ВидеоСпринт)
2. РЕЗУЛЬТАТЫ СКОРОСТНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ (СВ) ПРИКАТОДНОЙ ОБЛАСТИ СИЛЬНОТОЧНЫХ ДУГ
2.1. Наблюдаемые явления и процессы на поверхности - катода в сильноточной дуге
2.2. Ресурсные испытания катодов
2.2.1. Визуализация при ресурсных
испытаниях

2.2.2. Программа определения расхода материала катода по раскадровкам ресурсных испытаний и её результаты
2.2.3. Жидкофазные образования на катоде
2.3. Полный ток дуги и плотность тока на катоде
2.3.1. Процессы переноса заряда
2.3.1.1. Полный ток, идущий через поверхность катода
2.3.1.2. Ток ионов
2.3.1.3. Ток обратных электронов, идущих из плазмы на поверхность катода
2.3.1.4. Эмиссия электронов с поверхности катода в результате воздействия высоких температур и электрического поля
2.3.1.5. Экспериментальные значения плотности тока
2.4. Выводы ко второй главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИКАТОДНОЙ ПЛАЗМЫ МЕТОДАМИ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
3.1. Результаты спектральных исследований с использованием ПЗС линеек
3.2. Матричная спектроскопия - средство для определения локальных параметров неоднородной плазмы без модельных допущений
3.2.1. Алгоритм анализа матричных спектров
3.2.2. Процедура обработки данных и критерии выбора спектральных диапазонов с целью получения локальных контуров линий для измерения локальных концентраций электронов
3.2.3. Адаптация программы SpecMCD.100 к задаче нахождения локальных контуров спектральных линий
3.2.4. Описание методики измерения концентрации пе(г) и температуры Те(г) электронов по восстановленным локальным контурам линий N1 и N
3.2.4.1. Анализ экспериментальных зависимостей nt*(r)

3.2.4.2. Временные и пространственные масштабы установления параметров плазмы
3.2.4.3. Заключительные замечания
3.3. О наблюдении линий WI и WII в прикатодных областях плазмы
3.3.1. Равновесный состав плазмы аргона и азота с примесью
вольфрама
3.3.2. Расчет доли вольфрама в прикатодной плазме
3.4. Выводы к третьей главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
СКОРОСТНОЙ ВИДЕОКАМЕРЫ В КАЧЕСТВЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО
МИКРОПИРОМЕТРА
4.1. Методические основы микропирометрии с помощью высокоскоростной цветной камеры VS - FAST («ВидеоСпринт»)
4.2. Апробирование высокоскоростной камеры «ВидеоСпринт» в нестационарном теплофизическом эксперименте
4.2.1. Вводные замечания
4.2.2. Условия эксперимента и его результаты
4.3. Исследование температурных распределений на поверхности катода
4.3.1. Особенности исследования полей температур катода
4.3.2. Температурные распределения на поверхности вольфрамового катода
4.3.3. Оценка погрешности определения температуры поверхности
катода
4.4 Выводы к четвёртой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

учитывающих различия в условиях регистрации спектров плазмы и эталона, для разных значений времён экспозиций и размеров раскрытия щели спектрального прибора.
Полученные в этом разделе данные будут использоваться в главе 4 для нахождения параметров прикатодной плазмы.
1.6. Система визуализации процессов на базе высокоскоростной цветной камеры Ув-КАвТ (ВидеоСпринт)
Для визуализации процессов, происходящих на острие вольфрамового катода сильноточного электродугового плазматрона, была применена высокоскоростная камера УБ-РАБТ фирмы ЗАО «Видеоскан». В камере УБ-БАЗТ используется 1.3 мегапиксельный (1280x1024 пикселя) цветной СМОЗ-сенсор фирмы Місгоп с диагональю 19.7 мм. Камера обеспечивает съёмку изображений со скоростью до 488 полных кадров в секунду. Связь камеры с компьютером осуществляется через плату контроллера УБ - 2001. Контроллер устанавливается в РСІ слот ПК. Сохраненные в буферной памяти камеры кадры перекачиваются в компьютер и записываются на жёсткий диск ПК в видеоформате ауі.
Наблюдение за областью взаимодействия «приэлектродная плазма -вольфрамовый катод» осуществлялось через смотровое отверстие в сопле плазматрона (см. рис. 1.1.5).
Резкое изображение области плазма-катод размером 2.5x1.5 мм проектировалось объективом «Гелиос-40» на матрицу высокоскоростной камеры УБ-ГАЗТ с увеличением 2:1. Для более детального изучения поверхности вольфрамового катода во время эксперимента использовалось увеличение 4:1, получаемое с помощью объектива с переменным фокусным расстоянием «Гранит».
Увеличение частоты кадров V можно обеспечить путем уменьшения числа строк N вводимого изображения: V = 5 х 105/У.