Импульсный разряд при высоких перенапряжениях : Особенности развития и возбуждение внутренних степеней свободы газа

• Автор: Стариковская, Светлана Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 346 с. : ил.

Содержание
1 ВВЕДЕНИЕ
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
2.1 Возникновение волн ионизации в различных типах разрядов
2.1.1 Волны ионизации при таундсендовском механизме
пробоя
2.1.2 Волны ионизации при стримерном механизме пробоя газа
2.2 Высокоскоростная волна ионизации как разновидность импульсного разряда при высоком перенапряжении. Исследуемые параметры
2.2.1 Принципы и методы измерений
2.2.2 Скорость распространения фронта пробоя
2.2.3 Пространственная однородность плазмы
2.2.4 Высокоэнергичные электроны во фронте пробоя
2.2.5 Энергия, вложенная в газ при распространении
пробоя
2.2.6 Возбуждение внутренних степеней свободы газа
2.3 Преимущества и недостатки методик измерения электрического поля и ФРЭЭ в импульсных разрядах
2.3.1 Измерение электрического поля
2.3.2 Измерение энергетического распределения электронов
2.4 Численное моделирование разрядов при высоком перенапряжении
2.4.1 Численное моделирование стримерного пробоя
2.4.2 Особенности релаксации функции распределения
электронов по энергиям в быстро меняющемся поле

2.4.3 Теоретическое описание высокоскоростных волн
ионизации
2.5 Исследование возбуждения внутренних степеней свободы в различных типах газовых разрядов. Эксперимент и численное моделирование
2.5.1 Тлеющий разряд
2.5.2 ВЧ-разряд
2.5.3 Барьерный разряд
2.5.4 Стримерный пробой
Список литературы к главе
3 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
4.1 Описание экспериментальных установок
4.2 Измерение электродинамических характеристик
4.2.1 Измерение тока и напряжения
4.2.2 Измерение энерговклада
4.2.3 Измерение скорости фронта волны
4.2.4 Измерение плотности избыточного заряда
4.2.5 Восстановление напряжённости электрического поля
4.2.6 Концентрация электронов за фронтом волны
4.3 Спектральная диагностика. Методики измерений абсолютных концентраций частиц
4.3.1 Контроль однородности горения разряда
4.3.2 Абсолютная калибровка оптической системы
4.3.3 Измерение концентраций возбужденных состояний
молекулы и иона азота
4.3.4 Определение концентрации электронно-возбужденных молекул водорода
4.3.5 Методика определения концентрации озона
4.4 Временное разрешение. Погрешности измерений
Список литературы к главе
5 ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗРЯДА

5.1 Скорость фронта волны. Затухание
5.2 Развитие волны ионизации при различных конфигурациях высоковольтного электрода
5.3 Пространственная однородность развития волны ионизации
5.3.1 Однородность в сечении разрядной трубки
5.3.2 Развитие ВВИ в большом разрядном объеме
5.4 Суммарная вложенная в разряд энергия: зависимость от
состава смеси, параметров импульса и геометрии разрядного устройства
5.5 Напряженность электрического поля в ВВИ
5.5.1 Воздух. Метод N1
5.5.2 Воздух, азот, водород. Метод N2
5.6 Наработка электронов. Корреляция с динамикой электрического поля
5.7 Выводы
Список литературы к главе
6 ВОЗБУЖДЕНИЕ ВНУТРЕННИХ СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ ГАЗА
6.1 Заселение электронных состояний молекулярного азота.
Структура ВВИ
6.1.1 Вероятность радиационных переходов
6.1.2 Динамика заселенности электронно-возбужденных
состояний
6.1.3 Измерение констант скорости тушения
6.1.4 Кинетическое рассмотрение процессов возбуждения207
6.1.5 Средняя энергия и концентрация электронов
6.1.6 Напряженность электрического поля
6.1.7 Сравнение с независимыми измерениями
6.1.8 Структура волны ионизации
6.2 Заселение электронных состояний азота и моноксида углерода в смеси Иг:СО
6.2.1 Экспериментальные результаты
6.2.2 Обсуждение
6.3 Распределение энергии по внутренним степеням свободы
в молекулярном азоте, водороде и воздухе
6.4 Выводы
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
прямым электронным ударом в случае импульсного разряда. Был обнаружен микросекундный импульс послесвечения, возникающий при релаксации смеси ртути с аргоном при возбуждении ее наносекундным разрядом; построена модель, описывающая данное явление и демонстрирующая определяющую роль метастабильных состояний ртути на релаксацию плазмы в позднем (единицы мкс) послесвечении.
Таким образом, к настоящему времени накоплен большой экспериментальный материал по развитию импульсного наносекундного пробоя газа в виде высокоскоростной волны ионизации. Детально изучена электродинамика развития пробоя в различных газах для большого набора экспериментальных условий. Данные по исследованию возбуждения внутренних степеней свободы газа в высокоскоростной волне ионизации до сих пор оставались единичными и разрозненными; отсутствовали работы, в которых детальный анализ электродинамических характеристик пробоя сочетался бы с изучением временной и пространственной динамики таких элементарных процессов, как ионизация и возбуждение электронных уровней. Этот пробел в исследованиях ВВИ во многом определил выбор темы исследований данной работы.
2.3 Преимущества и недостатки методик измерения электрического поля и ФРЭЭ в импульсных разрядах
Информация о временном и пространственном распределении электрического поля и динамика функции распределения электронов во многом определяют эффективность возбуждения тех или иных внутренних степеней свободы газа. Не ограничивая обзор анализом методов исследований, применявшихся для высокоскоростных волн ионизации, упомянем методики, которые использовались в последние годы либо могут быть использованы для диагностики данных характеристик плазмы в быстрых сильноточных импульсных разрядах.
2.3.1 Измерение электрического поля
Измерение напряжённости поля в нашем случае осложнено, с одной стороны, большим динамическим диапазоном искомой величины (от