Отзыв вед.орг (Природа распространения фронта ионизации на начальных стадиях искрового разряда в инертных газах высокого давления при наличии сильного магнитного поля)

«УТВЕРЖДАЮ» Директор Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института общей . Прохорова кадемик РАН рбаков И.А. 2016 ведущей организации на диссертацию Аль-Харсти Фаваза Мохаммеда Али «Природа распространения фронта ионизации на начальных стадиях искрового разряда в инертных газах высокого давления при наличии сильнОГО маГнитного поляэ, прсдставленную на сОисканис учснОЙ стспсии кандидата физико-математических наук по специальности ОЕ04.08. — физика плазмы В последнее время возрос интерес к экспериментальному и теоретическому исследованию разрядов в плотных газах в связи с их использованием в многочисленных технических приложениях.

Физические процессы, протекающие при пробое однородного газового промежутка низкого давления„можно описать с помощью теории Таунсенда ~основоположника теории газового разряда), которая вполне удовлетворительно описывает экспериментальные данные при значениях рд < 200мм. Торр. ПробОЙ газо~ых промежутков при атмосферном давлении уже имеет ряд ОСОбснностей, кОторые нсльзЯ Обьяснить теорнсй Генерации элсктронных лавин: 1) Зависимость времени формирования пробоя от начальной плотности электронов при больших значениях РИ гораздо слабее, чем предсказывается формулой Таунсенда.

2) При больших значениях Р„Ы напряжение пробоя не зависит от природы катода, в то время как по теории Таунсенда такая зависимость вытекает из условия пробоя у„ехр(а Ы) =1, где коэффициент ут, известный как второй коэффициент Таунсенда, характеризует электронную эмиссию из катода прй его оомбардйровке положительными йойами.

3) развитие ~ле~тр~~ноЙ лавйны удовлетвори*ельйо опйсывается теорией таунсенда до тех пор, пока можно пренебречь полем прост1эанственного заряда лавины по сравнению с внешним электрическим полем. При достйженйй лавйной крйтйческого усйлеййя поля пространственный заряд начинает существенно влиять на развитие пробоя. Из лавины начинается ускоренное развитие фронтов ионизации — стримеров, которые перекрывают разрядный промежуток со скоростью, примерно на порядок большей скорости электрического дрейфа электронов.

Делалось много попыток усовершенствовать теорию Таунсенда и объяснить короткие времена формирования стримерного пробоя без привлечения вторичных механизмов 1например, фотоионизации газа), а лишь используя увеличение а„, при у гете поля пространственного заряда в лавине. Однако, теория, не учитывающая вторичные процессы, не только принципиально не может объяснить существование самостоятельного разряда, но и дает. существенную зависимость пробивного напряжения от и„,, что находится в явном противоречии с экспериментом. Изучение современными экспериментальными методами начальных стадий искрового разряда определяет актуальность исследований, ~ро~еден~ы~ в д~нноЙ диссертацйонной р~б~т~.

Целью диссертационной работы является экспериментальное исследование влияния сильного внешнего продольного магнитного поля на начальную стадйю развйтйя пробоя газов высоко~о давленйя Диссертация имеет классическую структуру: состоит из введения, четырех глав и заключения. Библиографический список содержит 129 найменованйй.

ВО введении определены объект н цели исследования, дано обоснование актуальности работы и приведены основные положения, Выносимые на защиту. В первой главе сделан литературный обзор экспериментальных н теоретических работ, посвященных характеристикам начальных ~~алий ГазоВОГО разряда, по кОтОрым делается анализ сущестВующих схем ГазоВОГО разряда. Втораи глава посвящена описанию экспериментальных установок, методик исследования пробоя газов в сильных магнитных полях и анализу погрещностей измерений.

Третьи глава посвящена исследованию и анализу экспериментальных данных на начальной стадии формирования пробоя: времени формирования; мощности и энергии, вкладываемых в разряд; пространственно-временных картин свечения промежутка, полученных с использованием электрооптическо го затвора и электронно-оптического преобразователя ФЭР-2 синхронно с вольт-амперными характеристиками. В четвертой главе, посвященной модели развития электрического разряда В газах, исследуются лавинно-плазменные переходы и влияние на них внешних магнитных полей. С помощью электронно-оптического преобразователя исследуются оптические картины формирования искрового разряда в инертных газах, Рассмотрены этапы развития пробоя плоского ГазовоГО промежутка ВысОкОГО даВления, В заключении диссертации сформулированы основные результаты и ~ыв~ды работы, Автором диссертации были проведены эксперименты по импульсному пробо~о В аргоне при повыщенных давления~ и при наличии Сильных электрическоГО н ~агнитного полеи.

Основные вывОды этих экспериментов диссертант формулирует следующим Образом: Автором диссертации были проведены эксперименты по импульсному ~робою в аргоне при повышенньгх да~пениях и при наличии сильных электрического и магнитного полей, Основные выводы этих экспериментов диссертант формулирует следующим образом: 1. Во всех исследованных газах, при больших перенапряжениях, пробой начинается с появления довольно ярко светящегося образования стримера, который перекрывает промежугок со скоростью на порядок больше скорости распространения электронных лавин, с образованием яркого катодного пятна и прорастанием узкого искрового канала со скоростью ъ„> 10ь см/с (г — 0,1 мм), а завершается пробой квазистационарной дугой (с радиусом г > 1 мм).

2. Впервые обнаружено: - возникновение пульсаций в распространении стримера в гелии и аргоне„ связывается, с неоднократным прохождением волн отрицательного напряжения от катода к аноду, возникающих, по-видимому, в результате излучения плазмы стримера, связанной с экран ировкой внешнего электрического поля на дебаевской длине, в свою очередь приводяшей к охлаждению плазмы и усилению рекомбинационного излучения; - образование последовательных каналов в гелии и аргоне в процессе формирования искрового канала показывает, что энергия в формирую!цийся искровоЙ канал поступает порциями. Это представляет болыпой интерес для гидродинамической теории формирования канала искры. 3. Экспериментально показана принципиальная возможность управления временными характеристиками пробоя в газах высокого давления помощью внешних сильных продольных магнитных полей, а именно, поле критического объемного заряда, а также за счет ускорения перехода от фото- и автоэмиссии к термоэмиссии из образовавшегося катодного ПЯТНй.

4. Впервые получены результаты влияния внешнего продольного магнитного пОля на скорость и динамику развития ВОлн ионизации на начальных стадиях формирования пробоя в инертных газах (Не, Аг), в диапазоне напряжений от статистического пробивного до сотни процентов перенапряжений. Показано„что во внешнем магнитном поле происходит проц~сс торможения обрйзоййния катодного пятнй в гелии, приводящий к возрастанию как длительности ступени на импульсе напряжения, так и стадии однородного горения объемного разряда.

5. Методами высокоскоростной электронно-оптической хронографии и спектральных измерений в инертных газах ~Бе, Аг) детально исследовано свечение, сопровождающее пробой газа ~В диапазоне давлений от 1до 3 атм) под действием импульсов электрического и магнитного полей. Показано, что спектральный состав излучения искрового канала зависит от напряженности магнитного поля, степень влияния которого определяется скоростью расширения искрового канала, которая в свою очередь является функцией скорости ввода энергии, а уменьшение в магнитном поле скорости ~оперечно~о переноса фронтй нонизйции Обуслйвливает изменение в распределении энергии, и соответственно изменение спектрального состава излучения плазмы.

Результаты исследований получены в большом коллективе и все публи~ации сделйны в соййторстве. Однако личныЙ вклйд автора ярко выражен, и он специально оговаривает свои оригинальные результаты: нм Вне~си определяющий йклад й постйновку, пройедение и анализ О~но~~ых результатов, вошедших в диссертацию. Мйтериалы диссертации неоднокрйтно обсуждались нй российских и международных конференциях. Основные результйгы диссертации опубликованы в 27 публикациях, из которых 6 статеЙ в журналах из списка рекомендованных ВАК. ДостовернОсть приведенных в диссертации исследований Обусловлена использованием различных экспериментальных методОВ, а также применением методов магематическоЙ статистики при обработке экспериментальных данных. Результаты диссертационной работы могут быть использованы в научно-исследовательских институтах, где занимаются газовым пробоем.

В часпюсти: ИОФ РАН, ФИАН, Физический факультет МГУ, Институт сильноточной электроники СО РАН, ОИВТ РАН, ФГБОУ ВО «НИУ <сМЭИ» Из недостатков работы можно отметить следующие. 1, Име|отся некоторые Огрехи в изложении обзорного материала: приведено не очень много публикаций по процессу развития разряда во внешнем магнитном поле. 2. Не достаточно подробно описывается процесс установления локального термОдинамического равновесия. 3. При обосновании системы уравнения для газодинамического описания разряда в диффузионном приближении на стр.б2 автор ссылается на работу 1771 Р.

Ягйхке, 1, Запрег, О. Кае0тег «Брат1а! апд 1е|прога1 зрес1гозсору О1 а я1теащег Д1зс1~агяе» 7/,~ Раув. — ~): Арр1.Роуз — 1977 У.10. — Р. 2285-2300, в которой данной системы нет1 Желательно было бы более аргументировано обосновать, почему столь упрощенное описание смОжет адекватно ОписыВать такое сложное яВление как стримерный пробОЙ. Од~~~~, указанные недоста*ки не снижают ценно~ти по~у~~нных результатов. В целом работа Аль-Харети Фаваза Мохаммеда Али представляет завершенный труд с новыми важными для физики плазмы результатами, Автореферат правильно отра®ает содержание диссертапии, сама диссертация удовлетворяет требованиям БАК, предъявляемым и кандидатским диссертациям.

Работа от~~чает требованиям Полоз~пил о порядке присуждения ученых степеней, а ее автор Аль-Харети Фаваза Мохаммеда Али заслу~кивает ирису®дения ему ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.03 «Физика Отзыв составлен заведующим теоретическим отделом, доктором физико— ма*ематических наук, профессором Гусейн-заде Намиком Гусейнов о~лы и утвержден иа ученом совете теоретическото ~тлела, протокол № 09 от 12 октября 2016 г. Председатель Учено~о совета отдела, заведующий отделом, Д.ф.-м.н., профессор Ученый секретарь совета д.ф.-м,н, .