Диссертация (1104506), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Так что, еслирассмотреть стример, излучающий всю энергию только через боковыеповерхности, то получается результат близкий к эксперименту (см. табл. 3.7,ΔL** ≈ 3,64·10-2 см), т.е. это говорит, что плазма стримера прозрачна вдоль осицилиндра [95].Экспериментальныеданныеполавино-плазменно-стримернымпереходам позволяют заключить:1.
За время развитиялавиныηф устанавливается максвелловскоераспределение по скоростям как для электронов так и для ионов, т.е.устанавливается ЛТР.2. Лавина ионизации переходит в плазменное состояние до образованиястримера (rл ≥ rд).3. В лавине ионизации к моменту перехода к плазменным стримерамконцентрация электронов ne достигает значения ~ 1016 - 1017 см-3 итемпература электронов Те ~ 1– 10 эВ.4. На стадии плазменного стримера удовлетворяется условие rл>>rд(радиус лавины значительно больше радиуса Дебая).5.Интенсивность спектральных линий и континуума в поперечномнаправлении с ростом напряженности магнитного поля уменьшается.128ГЛАВА IV.
МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА ВГАЗАХ§4.1. Лавинно-плазменные переходы и влияние на них внешнихмагнитных полейОптические картины формирования искрового разряда в инертных имолекулярныхгазахисследовалисьэлектронно-оптическимпреобразователем. Результаты оптических измерений показали: во всехисследованных газах, на начальных стадиях наблюдается как непрерывноераспространение плазменного стримера, так и скачкообразное с пульсациейпо яркости излучение, до перекрытия промежутка.Экспериментально обнаружено распрастранение плазменного стримерав зависимости от перенапряжения: при малых – непрерывноесо скоростямиυ~107 см/с, при значительных - пульсирующее по яркостисо скоростями υ~108см/с.На процесс формирования плазменного стримера влияют внешниемагнитные поля напряженностью до 250 кЭ, ускоряя развитие стримерныхстадий пробоя.Выявлены механизмы непрерывного распространения плазменногостримера при незначительном перенапряжении, и пульсирующего по яркостираспространения стримера при больших перенапряжениях в магнитныхполях соответственно со скоростями υ~107 см/с, и υ~108 см/с.Ячейка Керра (ЯК) позволяет обеспечить времена экспозиций до 40 нс.Максимальное пропускание затвора Керра составляет ~ 12% общегосветового потока Φ0.
При использовании двух последовательно соединенныхячеек - до 3% Φ0.При пропускания света в закрытом состоянии для одной ячейки –10-3 10-6 Φ0 (в зависимости от используемого вещества и поляроидов), для двух –10-6- 10-12 Φ0.Инерционность эффекта Керра в нитробензоле значительно меньше 10 -9с.НаЯКподавалисьимпульсынапряженияамплитудой12кВ129длительностью от 10 до 100 нс, а для фронтов - меньше 5 нс. Схемагенератора импульсов напряжения для питания ячейки Керра дана на рис.4.1. Максимальное раскрытие ячейки осуществлялось напряжением 12 кВ.Так как показатель преломления нитробензола в видимой области спектраменяется незначительно, это позволяло без оптического искажения делатьфотографии разряда с экспозицией 40 нс.Рис.
4.1. Электрическая схема ГИН для питания ЯК.Генераторзапускалсявысоковольтныхподачейимпульсовимпульса от ГЗИ-6(ГИН)дляпитанияс необходимойЯКзадержкойотносительно изменения напряжения или тока на исследуемом промежутке(фотографировались: начальные стадии, канал, дуга).Синхронизация осуществлялась с точностью несколько наносекунд.Затвором Керра получены оптические снимки: начальных стадий разряда,формирование канала и стадии его расширения, стадии квазистационарнойдуги.130123456Рис. 4.2. Оптические картины разряда: Ar, р = 2280 Toрр; Uст = 5,6 кВ,Uпр=6,2 кВ; развертка - 10 нс/мм. 1-BAX; 2-6-затворный импульс, подаваемый наЯК синхронно с изменением тока разряда и соответствующие оптическиекартины свечения промежутка.Сопоставление значения тока и напряжения с оптическими картинамиразряда, позволило определить плотность тока, энергию и мощностьвыделяемую в разряде (см.
рис.4.3).Рис. 4.3. Фотографии начальной стадии развития разряда в Ar (р=2280 Toрр, W=33%,d=3 мм): а) покадровые фотографии начальной стадии образования канала и его переходав квазистационарную дугу при импульсном пробое Ar (Uст =4,5 кВ; Uпр =6 кВ); б)изменение тока и напряжения синхронно с оптическими картинами.
Из них следует, чтостримерный канал образуется при токе 150 A [122].131Экспериментальные результаты в He показали, что вначале возникаетзаполняющее весь промежуток диффузное свечение. Далее, в течениевремени равного сумме времен падения напряжения до ступени, и частично втечение длительности ступени напряжения, в области у катода на фонедиффузного свечения возникает (почти одновременно у обоих электродов)яркое свечение (стример).
Стример закорачивает промежуток, прорастаяодновременно к аноду и к катодусо скоростью 106-107 см/с, образуяпроводящий канал. Начиная с W=150% картины пробоя в гелии меняются.При этом, в катодной половине промежутка возникает светящийся стример.Затем происходит гашение стримера.
Впоследствие он вновь появляетсячерез 5-10 нс на том же месте, но уже больших размеров, чем при первомсвечении, затем гаснет и возникает вновь. Таким образом, пульсируя посвечению, стример продвигается к электродам до перекрытия промежутка.Прорастание отдельного стримера происходит со скоростью >>108 см/с.Анализ эопограмм пробоя аргона (р=800 Toрр, d=1см) показывает, чтодо перенапряжений W=100%,) образуется (с началом спада напряжения)стример на 1/3 промежутка от поверхности катода. Стример закорачиваетразрядный промежуток непрерывно продвигаясь со средней скоростью υ~107см/с одновременно к обоим электродам.При перенапряжении W>100% оптические картин распространениястримера меняются.
В этом случае при пробое наблюдается пульсирующаяпо яркости структура развития стримера. Средняя скорость распространениястримера υ ≥ 7∙107 см/с [3,123].Детальное изучение оптической картины стримерного разряда призначительныхперенапряженияхпотребовалоувеличенияскоростивременной развертки (≈1 нс/мм). Анализ оптических картин начальныхстадийразрядапозволяетзаключитьчтоплазменныестримерывзависимости от перенапряжения (энерговклада) могут распространяться либонепрерывно, либо скачкообразно, пульсируя по интенсивности практичеки содинаковойрезультирующейскоростьюперекрытияпромежутка.132Непрерывноераспространениеплазменногостирмерасвязаносрекомбинационным излучением из плазмы стримера в случае отсутствияполной экранировки поля на дебаевской длине.
Пульсирующее поинтенсивности распространение связано с полной экранировкой поля ирезким уменьшением температуры электронов в плазме стримера.Для Ar, при перенапряжениях W >100% первое видимое свечение естьрезультат наложения друг на друга последовательности пульсирующих пояркости стримеров. Стримеры берут начало в катодной половине разряда,доходят до определенной точки в анодной половине газового промежутка.Число пульсаций стримеров меняется от нескольких единиц до десяти. Сростом номера вспышки стример, мгновенно удлиняясь, приближается кповерхности анода.Таблица 4.1.газ d,смHе1Hе1HeHe11Ln,ммL1=7,L2=8L3=9,L4=10L1=7L2=8L3=9L4=10L1=6L2=9L3=9L4=10L1=5L2=8L3=8L4=9L5=9L6=10L7=10tn-1-tn, нсΔt12=2Δt23=3Δt34=3Δt45=2Δt12=3Δt23=3Δt34=2Δt12=5Δt23=5Δt34=5Δt12=2Δt23=2Δt34=4Δt45=4Δt56=3Δt67=3Δtср, нсυстр·107,см/с3108002,338,483128002,339,99378002,3311,09368002,3311,3р,Торр Uстат,кВ Uпр,кВПоследовательные вспышки стримеров возникают через время ≤ 10-8 с.Имеют среднюю скорость полного перекрытия промежутка ≈ 108 см/с(таблица 4.1).
Первое видимое свечение воспринимается как сплошное133свечение, распространяющееся к аноду и катоду (из-за слияния отдельныхстримеров), при малых скоростях временной развертки.Время формирования искрового канала определяется как время,проходящее от момента приложения напряжения к промежутку до появленияпервого видимого свечения (стримера) и замыкания им электродовпромежутка с образованием узкого канала. В случае отсутствия ступениканал образуется практически сразу же после начала резкого спаданапряжения.Картина формирования искрового канала в молекулярных газахотличается от формирования такого канала в инертных газах. При искровомпробое молекулярных газов в результате перекрытия стримером разрядногопромежутка возбуждаются ионизационные фронты, распространяющиеся кпротивоположным электродам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
