Предпробойные явления в жидкостях в квазиоднородном электрическом поле

• Автор: Климкин, Виктор Федорович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 237 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава I. Методы сверхскоростной лазерной шлирен-регистрации для
НАБЛЮДЕНИЯ ПРЕДПРОБОЙНЫХ ЯВЛЕНИЙ В ЖИДКОСТЯХ В НАНОСЕКУНДНОМ ДИАПАЗОНЕ
1.1. Формирование лазерных импульсов наносекундной длительности
1.2. Шлирен-метод Теплера
1.3. Однокадровая система фоторегистрации с помощью электроннооптического преобразователя с временным разрешением ~10“9с
1.4. Трехкадровая сверхскоростная лазерная шлирен-система с временным разрешением <510 9 с
1.5. Шестикадровая сверхскоростная лазерная шлирен-система с регулируемым временным интервалом между кадрами
Глава II. Сверхскоростная лазерная оптическая интерферометрия для
ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЕДПРОБОЙНЫХ МИКРОПРОЦЕССОВ
2.1. Элементы теории двухлучевых интерферометров. Интерферометр Маха-Цендера
2.2. Методы обработки интерферограмм осесимметричных неоднородностей
2.3. Численное моделирование возможностей интерферометрии при исследовании нестационарных процессов
2.4. Восстановление показателя преломления фазового микрообъекта, обладающего сферической симметрией
2.5. Экспериментальный анализ пространственного разрешения и точности интерференционных измерений
Глава III. Статистические исследования импульсного электрического пробоя жидкостей в квазиоднородном поле
3.1. Методы анализа статистических распределений времени запаздывания пробоя
3.1.1. Время статистического запаздывания
3.1.2. Полное время запаздывания пробоя
3.1.3. Параллельные процессы
3.2. Схема экспериментальной установки. Предварительные результаты
3.3. Экспериментальная техника для исследования импульсного электрического пробоя жидкостей в субмиллиметровых промежутках при повышенных давлениях

3.3.1. Принципиальная схема экспериментальной установки
3.3.2. Разрядная камера высокого давления
3.3.3. Измерение длины субмиллиметровых промежутков
3.4. Автоматизированная система для статистического анализа времени запаздывания пробоя
3.5. Результаты статистических исследований механизмов электрического пробоя жидкостей
Глава IV. Сверхскоростные оптические исследования предпробойных
ЯВЛЕНИЙ В ЖИДКОСТЯХ В КВАЗИОДНОРОДНОМ ПОЛЕ
4.1. Развитие электрического разряда с анода. Сверхбыстрые предпробойные явления в дистиллированной воде
4.2. Структура и динамика электрического разряда в жидкостях с анода
4.3. Исследование микровзрывных процессов на аноде
4.4. Развитие электрического разряда с катода. Предпробойные явления в
дистиллированной воде в субмиллиметровых промежутках
4.5. Границы механизмов электрического пробоя н-гексана
4.6. Влияние давления на механизмы электрического пробоя жидкостей
4.7. Механизмы электрического пробоя воды с острийного анода в наносекундном диапазоне. Влияние структуры жидкости на предпробойные явления
Глава V. Теоретический анализ экспериментальных результатов
5.1. Развитие сложного электрического разряда с анода
5.1.1. Инициирование
5.1.2. Распространение электрического разряда
5.2. Однородный электрический разряд с анода
5.3. Развитие электрического разряда с катода
5.3.1. Инициирование
5.3.2. Распространение электрического разряда
5.4. О механизме увеличения электрической прочности н-гексана в микронных промежутках
Заключение
Список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Необходимость детального исследования импульсного электрического пробоя в жидких диэлектриках обусловлена несколькими причинами. Прежде всего это связано с практическим использованием жидкостей в различных электрофизических установках, например, для генерирования мощных наносекундных импульсов [1]. Среди жидких диэлектриков особое место занимает дистиллированная вода, которая из-за большой диэлектрической проницаемости (в = 80) и сравнительно высокой электрической прочности позволяет создавать накопители электрической энергии с уникальными параметрами. Так, например, импульсная мощность, которая может быть выведена из такого накопителя, составляет ~1012 -10м Вт [2]. Это особенно важно для решения таких задач, как создание мощных импульсных лазеров, сверхбыстрого нагрева плазмы, получения сильноточных релятивистских электронных пучков. Впервые возможность использования дистиллированной воды в качестве диэлектрика была продемонстрирована в опытах по взрыву проволочек [3]. В институте ядерной физики СО РАН были разработаны первые малоиндуктивные конденсаторные контуры с водяной изоляцией для получения больших импульсных токов и сильных электромагнитных полей [4]. Примеры использования дистиллированной воды и других жидких диэлектриков в мощных импульсных источниках энергии можно найти в обзорной работе [2].
Помимо проблемы накопления энергии большой интерес представляет создание управляемых коммутаторов, работающих при высоких скоростях нарастания тока и напряжениях -1-10МВ. Впервые перспективность применения жидкостных разрядников для коммутации больших токов была показана в работе [5]. В качестве примера можно привести многоканальный водяной коммутатор на напряжение 2 МВ [6].
Используются сильноточные разряды в жидкостях и в качестве источника мощных возмущений в разрядно-импульсных технологиях [7]. Следует отметить также применение сжиженных газов (аргон, метан, ксенон) в ионизационных камерах ядерной физики [8]. Перспективным является использование жидких диэлектриков (например, тетраметилсилана) для регистрации рентгеновского излучения больших энергий (промышленная томография для неразрушающего контроля) [9]. Импульс-

ла М] и М2, одна трехгранная призма Пь две перископические призмы ПП1 и ПП2. Аналогичная оптическая схема используется при получении кадров 5 и 6. В схеме формирования кадров 3, 4 перископические призмы не используются. Приемное устройство (рис. 1.9) включает в себя шесть специально отобранных объективов с фокусным расстоянием 30 см (О, -06), апертурные диафрагмы и шесть фотоаппаратов «Зенит-Е» (Ф1 -Ф6). Все оптические детали шлирен-системы закреплены в металлических оправах с качающими элементами, обеспечивающими установку их под необходимыми углами при настройке.
Рис. 1.9. Принципиальная оптическая схема приемного устройства шестикадровой шлирен-системы. О — исследуемый объект; ОрОб — объективы; Зз. З4 — поворотные зеркала; ФрФб — фотоаппараты «Зенит-Е»
Внешний вид шестикадровой шлирен-системы показан на рис. 1.10. Внизу фотографии видна часть гелий-неонового лазера ЛГ-75, при помощи которого настраивается шлирен-система. За ним расположены два основных зеркала линии световой задержки. Сразу за вторым зеркалом находится зеркально-призменный блок. Далее видны шесть объективов в металлических оправах и фотоаппараты «Зенит-Е».