Исследование излучательных характеристик импульсно-периодического разряда в виде высокоскоростной волны ионизации

• Автор: Красночуб, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Импульсный пробой газовых промежутков
1.1.1. Основные стадии электрического пробои
1.1.2. Электрический пробой газов в виде ВВП
1.1 3. Скорость ВВП
1.1.4. Падение потенциала во фронте ВВІІ и его затухание. Затухание скорости волны ионизации
1.1.3. Ток ВВП. Распределение электронов по энергии. Высокоэнергетичные электроны в волнах ионизации
1.1.6. Энерговклад в газ при движении ВВП
1.1.7. Теоретические модели ВВП
1.1.8. Применение ВВП
1.2. Излучение импульсных разрядов
1.2.1. Источники импульсного излучения на благородных газах
1.2.2. Излучение импульсного разряда в молеку лярных газах
1.2.3. Источники излучения, содержащие смесь газов
1.2.4. Исследования излучения ВВП...’
1.3. Заключение к обзору литературы
1.4. Постановка задачи
МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЙ її ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
2.1. Экспериментальные установки
2.1.1. Установка для исследования импульсного разряда в атомарных и молекулярных газах и их смесях
2.1.2. Экспериментальная установка для исследования ВВП в смеси Hg-Лr
2.2. Методики измерений электродинамических характеристик ВВИ
2.2.1. Измерение скорости
2.2.2. Измерение тока и напряжения
2.2.3. Измерение энерговклада
2.3. Измерение оптических характеристик
2.3.1. Общие положения
2.3.2 Измерение спектральных характеристик
2.3.3. Измерение абсолютных характеристик излучения
2.3.4. Измерение излучения в импульсном режиме
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Исследование одноатомного газа (Не)
3.1.1. Электродинамические характеристики
3.1.2. Исследование излучения Не
3.1.3. Абсолютное излучение плазмы гелия
3.2. Исследование двухатомных газов (СО и Вид
3.2.1. Исследование электродинамических характеристик разряда в монооксиде углерода
3.2.2. Исследование излучение СО
3.2.3. Абсолютное излучение плазмы СО
3.2.4. Исследование электродинамических характеристик разряда в броме
3.2.5. Исследование излучения в броме
3.3. Исследование многоатомного газа(ССы)
3.3.1. Электродинамические характеристики
3.3.2. Исследование излучения тетрахлорметана
3.4. Исследование смеси газов (Но+Ак)
3.4.1. Исследование электродинамических характеристик
3.4.2. Исследование излучения смеси (Аг±Иф
3.4.3. Исследование абсолютного излучения смеси (Аг+Н&
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

4. I. Энерговклдд В га:! при распространении ВВИ
4.1.1. Оптимизация эиерговклада
4 1.2. Сравнение энерговклада при распространении ВВП в различных газах
4.2. Скорость ВВИ
4.3. Сравнение поведения скорости и энерговклада с изменением давления
4 4 Излучение разряда в виде ВВИ. Сравнение с тлеющим разрядом
4.4.1. Спектральные характеристики излучения и поведение интенсивности отдельных линии в тлеющем и импульсмо периодическом разрядах
4.4.2. Абсолютные характеристики излучения для разряда в виде ВВП
4.5. Концентрация ионов и возбужденных частиц
4.5.1 Оценка по энерговкладу во фронте ВВП
4.5.2 Оценка по спектральным измерениям
4.5.3. Оценка по втекающему току
4.6. Особенности распространения ВВИ в смеси Hg+Ar
4.7. Светоотдача при распространении ВВИ и ее повышение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВАХ- вольт-амперная характеристика
ВВИ- высокоскоростная волна ионизации
ВС- вакуумная система
ВЧ- высокочастотный
ЕД- емкостной делитель
ИК- инфракрасный
ИР- импульсный разряд
КЗ- короткое замыкание
КЛ- кабельная линия
КС С- кривая силы света
РЯ- разрядная ячейка
ТМН- турбомолекулярный насос
ТР- тлеющий разряд
ШОТ- шунт обратного тока
ФРЭЭ- функция распределения электронов по энергии ФЭУ- фотоэлектрический умножитель Уф- скорость дрейфа V- скорость ВВИ
/с- статическое время задержки пробоя /ф_ время формирования волны ионизации Е- напряженность электрического поля Р- давление газа пе- концентрация электронов
а- первый ионизационный коэффициент Таунсенда, у- коэффициент вторичной эмиссии а- коэффициент затухания амплитуды ВВИ
II- амплитуда импульса напряжения Л- плотность газа.
С- погонная емкость с- скорость света
£- диэлектрическая проницаемость /г- постоянная Планка Т- температура газа Те- температура электронов к- коэффициент Больцмана X- длина волны излучения и(Т)- плотность энергии излучения Я- импеданс, волновое сопротивление

упоминалось выше, с направленностью предшествующих работ на исследование электродинамики разряда, в особенности скорости ВВИ.
Впервые зависимость интенсивности излучения от давления при наносекундном разряде было выполнено в [60]. Исследование излучения проводилось при амплитуде импульса излучения 3.2 кВ длительность Зч40 не. Авторами было показано, что излучение исследованных линий Не (Х=587,6 нм и 667,8 нм) имеют немонотонную зависимость от давления с максимумом. Причем максимум излучения достигается при более высоких давлениях, чем максимум энерговклада. Затем излучение гелиевой плазмы исследовалось в условиях комбинированного разряда [137], но цель этой работы была исследование релаксационных процессов в плазме гелия.
Наиболее подробно излучение импульсного наносекундного разряда исследовано в работе [138]. Авторы применяли пробойный импульс в виде ступеньки амплитудой от 4т20 кВ длительность фронта 10 не в трубках длиной 50 см, диаметром 2 и 4 мм. Трубки окружались металлическим экраном диаметром 1 и 2 см. Таким образом, волновое сопротивление разрядной ячейки изменялось от 50 до 130 Ом. Пробой развивался в виде ВВИ. Из электродинамических характеристик разряда авторам доступно было только исследование скорости. Из оптических характеристик авторы исследовали поляризацию излучения триплетных и синглетных линий Не вдоль и поперек вектору распространения волны. С помощью лазера па красителях была получена максимальная концентрация Не(2’8), которая составила «1.7-1013 см°. Также приводятся оценки концентрации электронов, которая в максимуме составила 10ь см°. Главное, что показали авторы, что при распространении ВВИ излучения разряда частично поляризуется благодаря наличию пучковой составляющей, из-за чего появляется не скомпенсированный момент, который и приводит к поляризации излучения.
Таким образом, существующие большое количество работ, посвященных исследованию импульсного разряда, делится на два практически не пересекающихся множества. В одно входят работы, в которых подробным образом исследовалось излучение плазмы, но на условия ее создания не обращалось практически никакого внимания. В другое множество входят работы, в которых изменялись условия разряда в относительно большом диапазоне, но излучение либо вообще не регистрировалось, либо регистрировалось только в нужном для конкретного технологического процесса диапазоне.
1.3. Заключение к обзору литературы.
К началу диссертационной работы сложились представления о развитии высокоскоростных волн ионизации в широких экспериментальных условиях. Хорошо исследовано формирование волны ионизации и имеется большой фактический материал [21] о скорости распространения ВВИ. Показано, что ВВИ является хорошим источником однородной, высоковозбужденной,