Диссертация (1104506), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Ar, d=0,1 см, р=770 Торр:а) Зависимости времени формирования отнапряжѐнности магнитного поля H при различных плотностях энергии, вкладываемых вразряд w/р (Дж/м3∙ Торр) = О- 0,01; - 0,012; - 0,015; *-0,017;  - 0,02; ▲-0,023;б) Зависимости времени формирования от отношения w/p при различных значенияхнапряженности магнитного поля H (кЭ) = О - 0;  - 55;  - 85; - 110; ▲-155;■ - 185.Из преставленных графиков видно, что времена формирования cизменением магнитного поля от 0 до 210 кЭ меняются от 160 до 90 нс дляперенапряжений W = 0%.Время формирования уменьшается от 160 до 80 нс при увеличенииперенапряжения от 0 до 50% при отсутствии магнитного поля Н=0.Во внешнем продольном магнитном поле наблюдается уменьшениевремениформированияприодинаковомзначениинапряженностиэлектрического поля.

Анализ результатов показал, что с ростом энерговкладав разряд влияние магнитного поля ослабевает [100].На рис. 3.10 показаны данные по временам формирования импульсногоразряда в Ar для разрядного промежутка длиной d=0,1 см и давлении р=900Торр, при изменении перенапряжения до 40% во внешних продольныхмагнитных полях напряженностью до 210 кЭ. Обнаружено, что сувеличением давления влияние магнитного поля на характеристики пробоя103Ar уменьшается при прочих равных условиях [11].Согласно данным рис. 3.10, влияние магнитного поля уменьшается сростом w0/р от 1,28∙10-2 до 2,68∙10-2 Дж/м3∙Торр. При w0/р = 1,28∙102Дж/м3∙Торр ηф уменьшается от 180 нс (при Н=0) до 80 нс (при Н=260 кЭ).При w0/р= 2,68∙10-2 Дж/м3∙Торр, ηф=70 нс (при Н=0) и ηф=44 нс (при Н=183кЭ).Рис.

3.10. Ar, d=0,1см, р=900 Торр: а) зависимость ηф=f(H) при различных плотностях▪энергии, вкладываемых в разряд w/p (Дж/м3∙Торр)= -0,01; ▲-0,011; *-0,014; □-0,0165; 0,0196; б) зависимость ηф=f(w/p) для различных значений внешнего магнитного поля Н.104Из сравнения рисунков 3.9 и 3.10 видно, что с ростом давления от 770Торр до 900 Торр влияние магнитного поля ослабевает.Полученные(соответственнорезультатывремяповременампереходавформированияплазменныйразрядастримериегораспространение до образования катодного пятна) удовлетворительнокоррелируют с разработанной плазменной моделью развития разряда в газах[25].При постоянном перенапряжении W время формирования разряда ηф неменяется с увеличением длины промежутка, в то время как длительностьступени напряжения возрастает.Исследовалась изменение мощности, выделяемой на начальных стадияхимпульсногопробоягазов,отвеличинынапряженностивнешнегопродольного магнитного поля [23].

Был определен энерговклад в разрядныйпромежуток при импульсном пробое аргона во внешнем магнитном поле.Энерговклад в разрядный промежуток определялся по вольтампернымхарактеристикам в меняющемся внешнем магнитном поле при условиях:р=2280 Торр; Uпр=7 кВ; W =55%; d = 0,3 см.Максимум выделяемой энергии соответствовал началу резкого спаданапряжения (образованию узкого канала и его расширению) в интервалевремени 280 - 450 нc от переднего фронта прикладываемого к промежуткувысоковольтного импульса напряжения.В таблице 3.4 (рис.

3.11) представлены значения максимальноймощности при различных значениях внешнего продольного магнитного поля[101,102].Таблица 3.4H, кЭNεmax, кВтI, AU, кВt, нс02401002,4350503101082,88340100160374,35340180220603,66260105230380983,883302803401083,13280Как видно из таблицы 3.4 и рисунка 3.11 а,б мощности выделяемые наначальных стадиях (лавинно-стримерных) развития разряда в Ar до 200 нс,He-до 60 нс увеличиваются с ростом напряженности магнитного поля исоответственно имеют значения до 450 кВт и 350 кВт.Рис. 3.11. Кривые зависимости мощности, выделяемой в разряде от напряженностивнешнего магнитного поля при условиях:а) Ar (р=2280 Торр, d=0,3 см, W =55%, Uпр=7кВ); □ - H = 0, ○ - H = 103 кЭ, ∆ - H = 2,3∙103кЭ;б) He (d=0,4см, р=1086 Торр, W =42):  - Н=0;  - Н=180 кЭ.106Используя графики мгновенных значений мощности можно определитьэнергию Wε, выделяемую в некотором интервале времен от t1 до t2 и вычисляяграфический интегралt2t2W   I (t )U (t )dt   р (t )dt.t1(3.1)t1Развитие канала (его радиус и скорость расширения) определяетсябыстротой введения энергии в разрядNr (t )  LWMt(T )   W (t )dt  .0(3.2)Значения констант для аргона при давлении порядка атмосферногоследующие: L = 1,1; М = 4,3∙10-3; N = 4,6∙10-1.

Для некоторогофиксированного момента времени t0 на начальной стадии из (3.2) имеемr (t 0 )  LWM  N / 2t 0N(3.3)поскольку на этой стадии Wε(to) = const.При Н=0 для момента времени t0= 220 нс нами экспериментальнонайдено r(t0) =0,63 мм, Wε(t0)=5∙10-2 Дж. Расчет по формуле (3.3) дает r(t0)=0,6мм, что свидетельствует об удовлетворительном согласии теории Драбкинойс экспериментом.Как известно, магнитное поле не влияет на движение заряженных частицвдоль поля, а ограничивает радиальную диффузию поперек силовых линиймагнитного поля, тем самым уменьшая скорость расширения искровогоканала.В критическомпродольноммагнитном поле,проводимостьискрового канала вдоль поля ζ‫ ׀׀‬в различные моменты времени, отсчитанныеот переднего фронта, прикладываемого к промежутку импульса напряжения,зависят от меняющегося внешнего магнитного поля.ВыводыАнализ результатов эксперимента позволяют заключить, что в Не и Ar сростом давления газа и напряженностей внешних электрического имагнитного (Н>Нкр) полей:107- времена перехода лавины в плазменный стример, (ηф) уменьшаются;- выявлена ступенчатость провала напряжения при импульсном пробоеHe, соответствующая формированию катодного пятна;- значительное изменение проводимости разрядного канала связано сзависимостью тока и напряжения на промежутке от параметров цепи(индуктивности и зарядной емкости).§ 3.2.

Оптические характеристики начальных стадий пробоя газовПространственно-временныекартинысвеченияпромежуткарегистрировались с использованием электрооптического затвора (ЭОЗ) иэлектронно-оптическогопреобразователяФЭР-2синхронносвольт-амперными характеристиками [98,103,104].Синхронизация искрового разряда, ФЭР-2, ЭОЗ и осциллографовосуществляется генератором задержанных импульсов ГЗИ-6.Былиполученывысокоскоростныепространственно-временныеоптические картины как в режиме непрерывной развертки (с временнымразрешением 0,5·10-9 с/мм), так и однократные с экспозицией кадра 3·10-8 с[105].Одновременно с регистрацией оптической картины фиксировалосьизменение напряжения на газовом промежутке осциллографом. Длясовмещенияоптическихкартинсосциллограммаминапряженияопределялось чувствительность пластин развертки ЭОПа и осциллографа.ПогрешностьизмерениявременныхинтерваловЭОПографомпрактически совпадает с ошибками измерения осциллографом на одних и техже развертках.

Следует обратить внимание на измерение по фотографиям сэкрана ЭОП геометрических размеров светящихся образований в промежуткемежду катодом и анодом, которые связаны с пространственным разрешениемтрубки ЭОП.Снятие оптических картин как в покадровом (≈ 10-8 с), так и в режименепрерывной развертки осуществлялось с помощью ФЭР-2. Разверткасоставляла от 10 до 300 нс на 70 мм экрана с пространственным разрешением108~ 20-25 штр/мм.

Временная привязка осциллограмм к эопограммам (снятымФЭР) осуществлялась с разрешением в несколько нс.Импульс синхронизации с ФЭР-2, подаваемый на вход осциллографаодновременно с запуском ГИН, позволяет зафиксировать момент началаразвертки оптической картины.Получая эопограммы и осциллограммы для одного и того же разряда водном и том же временном масштабе, можно сравнить изменениенапряжения или тока на разрядном промежутке с соответствующимиоптическими картинами развития разряда.В другом случае, импульс напряжения подавался на отклоняющиесяпластины ЭОП (ФЭР-2) синхронно с разверткой (см.

рис. 3.12). Точностьпривязки свечения с импульсом напряжения составляет 3-5 нс. Из рис. 3.12видно, что в динамическом режиме (в режиме развертки) работы ЭОП первоерегистрируемое в промежутке свечение для разряда в аргоне возникает сначалом резкого спада напряжения на промежутке.а)б)109в)Рис. 3.12. Фотография щелевой развертки в аргоне (в динамическом режиме работы ЭОПтипа ФЭР-2) с импульсом напряжения U0=10 кВ (а), модулированный генератором меток10 МГц (б) и с импульсом напряжения U0=10 кВ (d=1 см, р=760 Торр).Масштаб развертки – 1 мм = 4,3 нс (длина экрана ЭОП – 70 мм),осциллограмма снятая в аргоне с ФЭР (в).Начальные стадии развития разряда в инертных газах имеют своиособенности.

В частности, в работе [106] приводятся экспериментальныерезультаты об особенностях формирования и развития на начальных стадияхпробоя ионизационных волн в инертных газах (He, Ar) атмосферногодавления в коротких промежутках (d=1 см) как при наличии предыонизации,так и без нее.На рис. 3.13 приведены оптические картины формирования плазменногопробоя в Ar.123I>1 A, ne>=1012 см-3I>10 A, ne ≥1014 см3I>100 A, ne ≤1018 см-3Рис.3.13. Оптические картины формирования плазменного пробоя в Ar:d=1см, р=760 Торр, Uст=6800 В, Uпр=8000 В, W=17.6% (1 - I>1A, ne ~ 1012 см-3,2 - I>10 A, ne~1014 см3, 3 - I>100 A, ne ~1018 см-3).110Нарис.3.14приведеныпространственно-временныекартиныформирования искрового канала в Ar при наличии предыонизации газа впромежутке.1234а)б)100 нсt, нсРис.3.14. Пространственно-временные картины формирования искрового канала в аргонепри наличии предыонизации газа в промежутке.Анод - сверху, катод - снизу (d = 1 см; р = 760 Торр; Ucт = 6,8 кВ).По мере достижения концентрации электронов ≥1012 см-3 приперенапряжении W до 100%, с началом резкого роста тока возникаетсвечение на аноде которое распространяется к катоду со скоростью ≥107 см/с.Достижения свечением катода приводит к повышению концентрацииэлектронов до 1014 см-3, а ток до значений 10 А.

Характеристики

Список файлов диссертации