Моделирование процесса формирования импульсного разряда в коротких двухэлектродных промежутках с холодным катодом низкого и среднего давления

• Автор: Сенин, Павел Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.18, 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 218 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Физические процессы и методы моделирования газоразрядных промежутков с холодным
катодом.

1.1 .Импульсный разряд в газе и временные характеристики

газоразрядных промежутков с холодным катодом

1.2.Физикохимические процессы в газоразрядных

промежутках с холодным катодом

1.3. Методы моделирования физических процессов в газоразрядных промежутках.

1.3.1. Особенности моделирования плазмы среднего

давления
1.3.2. Методы построения моделей физических процессов в газонаполненных системах
1.3.3. Модели, основанные на использовании уравнения Больцмана.
1.3.4. Гидродинамические уравнения
1.3.5. Вероятностные методы моделирования процессов
в низкотемпературной плазме
1.3.6. Методы частицывячейках в динамике бесстолкновителыюй плазмы
1.4. Выводы
Глава 2. Исследование физических факторов, влияющих па динамические и энергетические характеристики двухэлектродных промежутков с холодным катодом
2.1. Исследование влияния материала электродов на
динамические параметры газоразрядных промежутков с
холодным катодом
2.2. Экспериментальные исследования изменения параметров газонаполненных промежутков в процессе длительной работы.
2.2.1. Анализ статистических данных напряжения возникновения разряда в защитных разрядниках, находящихся на хранении.
2.2.2. Факторы, влияющие на изменение параметров разрядников при эксплуатации и хранении.
2.2.3. Опрессовка разрядников в буферных газах.
2.2.4. Термическое старение разрядников
2.2.5. Экспериментальное определение работы выхода электродов
2.3. Исследование газового состава защитных разрядников.
2.4. Выводы.
Глава 3. Моделирование процесса формирования разряда
при однокомпонентном газовом наполнении
3.1. Физическая модель формирования разряда.
3.2. Математическая модель формирования разряда.
3.2.1. Координатноэнергетическая модель формирования газового разряда.
3.2.2. Особенности моделирования процессов объемной ударной ионизации и послеионизационных явлений
3.2.3. Моделирование фотоионизации в объеме промежутка
3.2.4. Моделирование перераспределения заряженных
частиц в межэлектродном промежутке.
3.3. Результаты численного моделирования.
3.4.Вывод ы.
Глава 4. Моделирование процесса формирования разряда
в многокомпонентных газовых смесях.
4.1. Физикоматематическая модель процесса
возникновения разряда в смесях газов.
4.2. Численное исследование влияния эмиссионных свойств катода на стабильность электрических параметров газоразрядного промежутка.
4.3. Анализ поверхности электродов методами ОЖЕспектроскопии
4.4. Моделирование тепловых процессов на электродах
4.5. Выводы.
Заключение.
Литература


Обсуждается влияние фотонов, ме-тастабильных молекул и ионов от предшествующего разряда и делается вывод о том, что решающую роль играют ионы. Ионно-электронный механизм появления первичных электронов привлекается для объяснения вольтсекундных характеристик пробоя и в работе [] . Здесь изложены результаты теоретического исследования для воздуха при атмосферном давлении процессов поступления первичных электронов в промежуток и их влияние на статистическое время запаздывания применительно к неподсвеченным промежуткам с однородным полем напряженностью ~ 5 В/см при межэлектродных расстояниях до 1 см. Выбивание высветившимся фотоном свободного электрона. Обычно для оценки времени запаздывания пробоя используется косвенный метод: измеряются параметры ист и дин при определенной скорости нарастания напряжения <Ш/Ж> а значение 1зап вычисляется математически по формуле (1. Рис. Ток эмиссии в зависимости от напряженности поля на тренированных, но не обезгаженных электродах (а) и на обезгаженных электродах (б) при разных частотах повторений импульсов (р = 0 мм рт. Гц; 2 - Гц; 3- Гц. Рис. Ток эмиссии в зависимости от напряженности ноля на обезгаженных никелевых электродах при частоте повторения импульсов Гц и давлении: 1 - 0 мм рг. Поскольку параметр t3an является функцией dU/dt, то при использовании описанного метода определения сравнимые результаты могут быть получены только при одинаковой скорости нарастания напряжения. Известен метод оценки t3an при использовании прямоугольного импульса регулируемой длительности и определенного перенапряжения по сравнению с ис,п испытываемого разрядника. Этим методом пользуются при исследованиях в области очень крутых импульсов (dU/dt = 1 кВ/не) []. Анализ литературных данных показывает, что методы уменьшения времени запаздывания пробоя (подсветка, ультрафиолетовое облучение) сводятся к увеличению начальной концентрации носителей зарядов в разрядном промежутке. Предионизацию разрядного промежутка можно создавать введением в разрядник радиоактивного вещества. Этот способ известен давно, широко используется в отечественной электронной промышленности и за рубежом. Однако доза радиоактивного вещества, обеспечивающая соответствие разрядника сегодняшним требованиям по времени запаздывания пробоя, - до ,1- Бк - не является безопасной и создает определенные трудности эксплуатации разрядников. Наиболее приемлемым и современным способом снижения t3an является создание предразрядных токов, обеспечивающих предионизацию основного разрядного промежутка. Условия для возникновения предразрядных токов и предионизации промежутка могут быть сознательно созданы в разряднике за счет увеличения напряженности электрического поля в определенных участках внутреннего объема разрядника. С года известен способ создания повышенной напряженности электрического поля вблизи основных электродов с помощью электропроводящих покрытий на внутренней поверхности изоляционного корпуса [-] . Покрытие имеет вид узкой полосы, проходящей вдоль корпуса от одного из электродов до области основного разрядного промежутка. Эта так называемая "зажигательная" полоска должна иметь электрический контакт с электродом, что обеспечивает ей соответствующий электрический потенциал. На конце полоски происходят искажение электрического поля и концентрация силовых линий, то есть повышается значение напряженности. Возникает разряд (типа короны), который обеспечивает предиониза-цию основного разрядного промежутка. Высокое сопротивление изоляции способствует повышению напряженности поля, так как препятствует стенанию зарядов с "зажигательных" полосок. Иногда в сочетании с внутренними проводящими покрытиями используются внешние проводящие покрытия. В работе [] предварительная ионизация создается следующим образом: внутренние и внешние стенки колбы прибора имеют частично перекрывающие друг друга металлические покрытия, соединенные с рабочими электродами. При напряжении ниже статического пробивного между пленками в месте перекрытия возникает слаботочный разряд, создающий начальную ионизацию в разрядном промежутке, достаточную для уменьшения времени запаздывания зажигания.