Электрофизические процессы в плазме и электродах при разрядах в газе и вакууме

• Автор: Немировский, Аркадий Зельманович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 144 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава I.

Исследование эрозионных и взрывных процессов на электродах

при электрических разрядах в газе и вакууме

1.1. Кратерообразование при сильноточном разряде в элегазе

1.1.1. Постановка задачи исследования

1.1.2. Получение и анализ результатов

1.2. Влияние теплофизических параметров на катодное падение напряжения и эрозию катода в вакуумных дугах

1.2.1. Постановка задачи исследования

1.2.2. Получение и обсуждение результатов

1.3. Структурирование и локализация электрического тока в поверхностном слое катода - причина формирования 41 взрывоэмиссионного центра
1.4. Изотермический разлет металлической сферы в вакуум -модельная задача о динамике взрывоэмиссионного центра
Выводы к главе I
Глава II
Динамика фазового перехода в катодном пятне вакуумной дуги
2.1. Введение
2.2. Моделирование динамики гидродинамического, электромагнитного разрыва на границе металл-вакуум
2.2.1. Постановка задачи
2 2.2. Обсуждение результатов вычислительного эксперимента
2.3. Моделирование динамики гидродинамического, электромагнитного разрыва в катодной плазме
2.3.1. Постановка задачи

2.3.2. Обсуждение результатов вычислительного эксперимента
2.4. Особенности выбора системы граничных условий
Выводы к главе II
Заключение
Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность выполненных в диссертации исследований связана, прежде всего, с потребностями науки и техники в новой электрофизической аппаратуре предельных параметров для медицинских, технологических и научных приложений. Создание такой аппаратуры требует понимания физических процессов, происходящих в приэлектродной плазме и электродах при электрических разрядах в газах и вакууме.
Несмотря на то, что при разряде в газе высокого двления электроды не играют основную роль в зажигании и поддержании разряда, изменение их состояния может оказывать существенное влияние на рабочие характеристики электрофизических устройств: снижение пробивного напряжения, стабильность разряда [15]. В связи со сказанным представляется интересным для последующего технического приложения, исследовать особенности кратерообразования в сильноточном разряде атмосферною давления.
Особенностью электрического пробоя в вакууме является то, что необходимая для его развития проводящая среда может поставляться в промежуток только электродами. Вещество катода в результате фазового перехода изменяется от конденсированного состояния до идеальной плазмы, при этом формируется зарядовый состав [29, 68, 70] и происходит ускорение ионов в сторону анода [29]. Концентрация плазмы изменяется на
22 Д [О 7 _А
несколько порядков с 10 см до 10 см на расстоянии в 10 см от поверхности катода [70,71].
Общепринято, что на чистой поверхности «холодного» катода катодное пятно (КП) возникает в результате электрического взрыва микроострий, разогреваемых эмиссионным током (взрывной электронной эмиссии) [29, 30]. Взрывная эмиссия электронов играет фундаментальную роль в вакуумных искрах и дугах, в разрядах низкого давления, в сжатых и высокопрочных газах в микропромежутках, в электрических разрядах в жидкости и в твердых диэлектриках там, где имеет место высокое электрическое поле на поверхности катода [29, 50].
Величина напряжения на разрядном промежутке является одной из важнейших характеристик любого разряда. В случае вакуумной дуги почти все падение напряжения (10-30 В) сосредоточено в узкой прикатодной области, причем размер этой области не поддается прямому экспериментальному измерению [55, 76]. Существующие
представления о природе катодного падения напряжения основаны, в основном, на предположении о существовании между катодом и плазмой слоя положительного объемного заряда, назначение которого - ускорять электроны эмиссии до энергии,

5 'ТП'ТТТТТТТТТТТП'Ч'Ч'ТГ п ГТГТТТТТТТТТТТТТГТугТ1 I П 7ТГТТТГГРГТТТ"} •ГГГТТТТТГр-ТТТТГГУ»' | ГГ1|-1ТГГТТТТТ
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5
Температура кипения, К
ТГГГрТ! Г

Рис. 1-12 Зависимость напряжения на вакуумной дуге от температуры кипения для различных материалов
катода по данным работы [31].