Особенности электрического взрыва вольфрамовой проволочки в вакууме

• Автор: Бирюков, Артем Олегович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПОСВЯЩЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМУ ВЗРЫВУ ВОЛЬФРАМОВЫХ ПРОВОЛОЧЕК В ВАКУУМЕ

1.1 Исследование газовой фазы ЭВП спектральными методами

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА «ГЕЛИОС»

2.1 Требования к экспериментальной установке

2.2 Разработка экспериментальной установки

2.2.1 Расчёт разрядного контура

2.2.2 Расчет вакуумной системы установки

2.3 Экспериментальная установка «ГЕЛИОС» и ее параметры

2.3.1 Общая компоновка установки
2.3.2 Схема разрядного контура установки
2.3.3 Система высоковольтного питания
2.3.4 Система запуска
2.3.5 Вакуумная система
2.3.6 Разрядно-взрывная камера
2.4 Порядок подготовки и выполнения работ
2.5 Диагностические тракты и электротехнические измерения
2.5.1 Датчик для измерения силы тока и напряжения
ГЛАВА 3. ОПТИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВА ПРОВОДНИКОВ
3.1 Методика исследования обзорного спектра излучения
3.2 Методика исследования отдельных участков спектра с высоким разрешением
3.3 Фоторегистратор интенсивности излучения с временным разрешением
3.4 Регистратор временной зависимости интенсивности спектральных линий
3.5 Фоторегистрирующие диагностики
3.5.1 Скоростное покадровое фотографирование
3.5.2 Скоростная видеорегистрация
ГЛАВА 4. ГАЗОВАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВА ПРОВОДНИКОВ
4.1 Методика измерения давления в режиме реального времени
4.2 Прибор для химического анализа состава газа
4.3 Методика измерения числа частиц т
4.3.1 Описание течеискателя М
4.3.2 Адаптация прибора и разработка методики
4.3.3 Калибровочные эксперименты
4.4 Вакуумный стенд для приготовления газовых смесей

4.5 Газовый масс-спектрометр с высоким разрешением
ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
5.1 Режимы работы установки
5.2 Исследование развития плазменного канала и неустойчивостей
5.3 Исследование поведения света во времени
5.4 Результаты обзорной оптической методики. Влияние водорода
5.5 Результаты оптической спектрометрии с высоким разрешением
5.6 Измерение температуры
5.7 Исследование поведения давления
5.8 Исследование химического состава газа
5.9 Результаты количественного измерения газа с т=4 а.е.м
5.10 Результаты анализа твердых продуктов ЭВП
ГЛАВА 6. ВОЗМОЖНОЕ ВЛИЯНИЕ ЭВП НА ЯДЕРНЫЕ ПРОЦЕССЫ
6.1 Влияние деформации электронной оболочки атома на слабые ядерные взаимодействия
6.2 Влияние сверхсилыюго магнитного поля на слабые ядерные взаимодействия
6.3 Экспериментальные наблюдения уменьшения периода о-распада в магнитном поле
6.4 Теоретические представления Видом а и Ларсена
6.5 Увеличение вероятности а-распада в сверхсильном магнитном поле
6.6 Классическая теория о-распада
6.7 Понятие о(1-распада
6.7.1 Матричный элемент перехода
6.7.2 Лептонный множитель
6.8 Резюме
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию особенностей образования плазмы и ее состава, а также протеканию тока в электровзрыве вольфрамовой проволочки в вакууме.
Электрический взрыв проводников (ЭВП) является процессом, весьма богатым на разнообразные физические явления. В зависимости от фазы электровзрыва вещество проводника (проволочка, фольга) пребывает в различных агрегатных состояниях: конденсированном, жидком, газообразном и плазменном. Более того, как правило, в течение некоторого времени проволочка находится во всех четырех состояниях одновременно. Представляется очевидным, что создание детальной физической модели столь сложного процесса является весьма непростой задачей. Электровзрыв металлических проволочек является одним из важных и давно изучаемых направлений в физике низкотемпературной плазмы. Явление ЭВП в различных средах интенсивно изучается на протяжении последних 60 лет, что нашло своё отражение в большом количестве научных публикаций, посвященных этому вопросу. Результаты научных исследований обобщены в ряде сборников статей [1; 2], обзоров [3] и монографий [4; 5]
Явление ЭВП интересно как для фундаментальных, так и для прикладных исследований. Как объект фундаментальных исследований ЭВП интересен тем, что в веществе взрывающейся проволочки термодинамические параметры, такие как температура и плотность, достигают экстремальных значений. Это обстоятельство позволяет изучать термодинамику фазовых переходов и поведение вещества вблизи критической точки путем модификации уравнения состояния вещества, лежащего в основе численного моделирования [3; 5; 6]. В прикладном и технологическом плане ЭВП интересен как мощный источник мягкого рентгена [7; 8], импульсный нейтронный источник [9], обостритель электрической мощности в высоковольтной импульсной технике [4], способ получения нанопорошков [10] и тугоплавких неметаллических соединений [11].

Рис. 10. Общий вид разрядно-взрывной камеры.
Поскольку разряд производился в вакууме, то образования ударной волны не происходило и механическая прочность такого цилиндра (колбы) оказалось достаточной. Колба находилась между двумя фланцами из нержавеющей стали, которые стягивались металлическими шпильками. Во фланцах находились кольцевые уплотнения из вакуумной резины или витона, на которые уплотнялась колба.
В центре одного из фланцев отверстие для вакуумной откачки, в центре другого - отверстие для размещения узла нагрузки (см. Рис. 11). Узел был выполнен в виде коаксиала и состоял из высоковольтного ввода, обратного токо-провода (четыре плоских параллельных проводника из нержавеющей стали) и проволочки, помещённой на оси.