Диссертация (1104506), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Представлены основные особенности электрических иоптических измерений, где особое внимание уделено экспериментальномуметоду определения рассеиваемой мощности плазмы.Выводы1. Проведѐн детальный анализ классической стримерной теории искровогоразряда Мика-Лѐба-Рѐтера, определены достоинства и недостаткистримерного механизма. Показано, что классическая стримерная теорияне даѐт полного описания процесса пробоя в количественном отношении,тем не менее еѐ общие представления о стимерной фазе развитияискрового разряда качественно верны и экспериментально доказаны.2. На основе анализа периодической литературы, подробно рассмотренысовременные представления о формировании и развитии стримеров,основанных на том, что лавинно-стримерные переходы обсуждаютсясточко зрения лавинно-плазменных переходов с проявлением плазменныхсвойств стримеров.69ГЛАВА II.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЫИССЛЕДОВАНИЙДаннаяглавапосвященаизучениювопросов,связанныхсэкспериментальной техникой и условиями эксперимента. С методамиисследования процессов, протекающих в разрядах газов высокого давления инапряженностях поля близких к статическим пробойным, при наличиианизотропии, обусловленной действием внешних продольных магнитныхполей.Исследованиеэкспериментальныхэлектрическихвелосьпараллельнометодов:характеристик,методаспомощьюисследованияразличныхрегистрациипространственно-временногоразвитиясвечения при помощи электрооптического затвора (ЭОЗ) и электроннооптического преобразователя (ЭОП), регистрация излучения спектров ввидимой и УФ областях с пространственным и временным разрешениями.Учитывая малые времена развития процессов в импульсном искровомразряде как вольтамперных (ВАХ), так и оптических характеристикэкспериментальная установка удовлетворяет следующим требованиям:1.
временное разрешение электрических параметров не хуже 5 нс,оптических картин свечения не хуже 5 нс и спектральных характеристик 10 нс;2. импульсное напряжение с регулируемой амплитудой и крутым переднимфронтом до 10 нс;3. создание импульсных магнитных полей с длительностью больше 500 мксв области с размерами 0,1 см и напряженностью до 250 кЭ;4. предварительной ионизациейэлектронов ~ 107 - 108 см-3.достигалась начальная концентрация70§ 2.1. Электрическая схема генератора импульсных напряженийдо 50 кВЭлектрическая схема экспериментальной установки собранной дляпитания высоковольтными импульсами напряжения и предыонизацииразрядного промежутка представлена на рис. 2.1а.
Принцип действия этойустановки заключается в следующем: через сопротивление R1 (120 кОм) ивысоковольтныйдиодV1заряжаются(2хД1008)донапряженияконденсаторы С1 (10-8 или 5∙10-8 Ф) и С2 (5х2∙10-9 Ф). Через сопротивленияR3 (3,6 кОм) и R4 (100 Ом) как только срабатывает разрядник S1 разряжаетсяконденсатор С1, затем на разрядный промежуток S0 подается импульснапряжения с сопротивлений R3, R4. Характеристики разрядника S1определяют передний фронт импульса.
Стабильность срабатывания S1составляет ± 10 нс. Известно, что напряжение на промежутке изменяется позакону:( )*()+.(2.1)Предпробойные процессы в исследуемом промежутке протекают завремя10-6с, а() подбиралось так, чтобы за 10-6 с падениенапряжения на межэлектродном расстоянии не превышало 5 % , а именно( )⁄Схема диодного ограничителя для измерения предпробойных токовпредставлена на рис. 2.1в.Если полученное выражение подставить в (2.1), то[⁄ (Из этого выражения вытекает, что)]()2·10-5 с. Когдаисследуются стадии слабого тока С1= 10-8 Ф, а для стадий сильных токов С1 =5∙10-8 Ф.Колебания в цепи S1C2R2 глушились элементами цепи С2 и R2 (1 кОм),которые создавали достаточную проводимость коммутатора S1.71Особенности схемы представлены на рис. 2.1б. На стержне установленС1 (типа K15-4), к которому прикрепляется верхний электрод разрядногопромежутка, по другую сторону С1 установлен разрядник S1 и коаксиально С2 и R2.Рис.
2.1 а) Схема генератора высоковольтных импульсов напряжения (ГИН):б) Особенности конструктивного исполнения, данной электрической схемы таковы: С1,С2- разрядные емкости; емкость С2 и сопротивление R2 обеспечивают проводимостькоммутатора S1; V1,V2 - высоковольтные диоды; импульсы напряжений с сопротивленийR10, R11 направляются на поджиг коммутатора S1 и на разрядник подсветки исследуемогопромежутка S0; R5 - шунт; R3, R4 - делители напряжения; R9 - сопротивление дляограничения и определения тока в цепи тиратрона ТГИ1-400/16; С4 - проходная емкостьдля запуска тиратрона;в) Схема диодного ограничителя для измерения предпробойных токов.72Разрядник S1 имеет электроды из стали. Отверстие диаметром 0,1- 0,15см имелось в заземленном электроде, к которому подходил электрод поджига.Для того чтобы свести к минимуму индуктивность цепи все элементы схемысобирались коаксиально.
Восемь шпилек расположенные симметричновокруг конденсатора С1 и разрядника S1 обеспечивали обратный токопровод кконденсатору.Использовалиськерамическиемалоиндуктивныеконденсаторы и сопротивления марки ТВО.На стадиях малого тока, т.е. когда сопротивление разрядногопромежутка Rp>>Z0 = (L/Cэ)1/2 (L - индуктивность цепи, Сэ - межэлектроднаяемкость), для согласования последовательно промежутку S0 подсоединялисопротивление R0+R5≈200 Ом. При исследовании стадии большого токасопротивлениеR0+R5 шунтировали.Индуктивностьразряднойцеписоставляла 2,3·10-7 Гн, межэлектродная емкость Сэ = 2·10-11 Ф. В схеме дляисследования разрядных процессов в условиях анизотропии, обусловленнойвлиянием внешних продольных магнитных полей индуктивность разряднойцепи составляла 2,5·10-6 Гн.Начальная концентрация электронов 108 см-3 создавалась за счетпредварительной ионизации газа облучением промежутка ультрафиолетовым(УФ) излучением искры S2, которая располагается в данном газе.Формируется импульс подсветки при помощи тиратрона типа ТГИ 2-400/16(Л1 на рис.
2.1а).При закрытом тиратрона конденсатор С3 (4∙10-9 Ф) заряжается донапряжения 5,5 кВ и при запускании тиратрона разряжается черезсопротивления R9 (20 Ом), R10 (100 Ом), R11 (100 Ом). Импульс напряжения сR11 подавался на поджиг коммутатора S1 а импульс с R10 по кабелю PK - 100на разрядник S2, чтобы подсвечивать исследуемый промежуток. Ток в цепитиратрона(R9⁄)ограничивалсясопротивлениемR9.Продолжительность светового импульса подсветки составляет 600 нс.Межэлектродное расхождение подсвечивающего промежутка S2 и разрядникаS1 устанавливались таким образом, чтобы пробойный импульс подавался на73исследуемый промежуток через 100 - 150 нс после подсветки.
Интервалмежду этими импульсами определяется временем запаздывания разрядникаS1, которое стабильно регулируется в широком диапазоне от 50 нс до 1 мкс,при заданном S2. Регулировка высокого напряжения осуществляетсяизменением межэлектродного расстояния разрядника S1.Подсвечивающий промежуток располагается сбоку на расстоянии 6 смот оси электродов. Именно такой подсвет разрядного промежутка создаетначальную концентрацию электронов одинаковую по оси разряда.Высокое напряжение в схеме получали используя высоковольтныетрансформаторы Тр 2 и Тр 4 типа HOM - 10. Контроль напряжения наемкостях С1,С2 и С3 осуществляется электростатическими киловольтметрами.§ 2.2.
Методика исследования электрических характеристик разрядаОсциллографированием сигнала с делителей R3, R4 или с емкостногоделителя при помощи осциллографов OK - 21, C8 - I4 высчитывалинапряжение на исследуемом промежутке. Используемый метод с учетомпереходных процессов в измерительном тракте обеспечивает разрешение повременив5нс.Волновомусопротивлениюпередающегокабелясоответствовало сопротивление R4, с которого снималось напряжение (100Ом для осциллографа OK - 21 и 50 Ом для осциллографа C8 - I4).Различные методики применялись при фиксировании разрядного тока наопределенных стадиях.
Малые предпробойные токи (10-3 - 10-1 А) измерялисьосциллографированием сигнала с шунта малой индуктивности R5 = 1-10 Ом,с применением для защиты усилителя осциллографа C1 - 75 диодногоограничителя, схема которого представлена на рис. 2.1в. Широкополосныйусилитель C1 - 75 (до 250 МГц) позволял регистрировать токи, начиная с 10-3А, с временным разрешением 4 нс.Для регистрации сильных токов применялся пояс Роговского. Прирасчете и выборе конструкции пояса Роговского (трансформатора тока спассивной интегрирующей RL цепочкой (на рис.
2.1а), предусматривается74выполнение условия интегрирования. Для минимизации амплитудных ифазовых искажений в измеряемом токе, как показано в [91], необходимочтобы выполнилось неравенство.Например, один из поясов с параметрами: индуктивность L = 3∙10-5 Гн,сопротивление пояса Rп = 0,08 Ом, число витков N= 200, сопротивление7∙106 Гц условие интегрирования выполняется сшунта Rш = 5 Ом. Придостаточным запасом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
