Диссертация (1150471), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Также представлены осциллограммы токов в цепизаземленного электрода, снятые синхронно с осциллограммами напряжений. Отчетливодемонстрируется постепенный рост напряжения зажигания второго импульса приувеличении задержки от 0,5 до 5 мс, после чего происходит его спад до напряжениязагорания первого импульса. Обратим внимание на то обстоятельство, что даже принаименьших задержках эффект имеет аномальный характер. В то же время максимум наразрядном токе при малых задержках заметно меньше выброса тока первого импульса и84почти не отличается от установившегося значения.
Обращает на себя вниманиесущественный предпробойный ток, развивающийся в две стадии. Такая структура токовогосигнала вообще характерна для импульсов с пологим фронтом.При этом на первой стадии ток выходит на примерно постоянный уровень, а навторой почти экспоненциально нарастает до пробойного значения. При dU/dt>107 перваястадия на осциллограмме тока не наблюдается.
При задержке 4,5 мс скачком возникаетрезкий фронт и высокий выброс тока, который возрастает, пока увеличивается пробойныйпотенциал. Ток и напряжение второго импульса становятся идентичны аналогичнымвеличинам в первом импульсе при задержке ~20 мс. По-видимому, именно при такихинтервалах времени прекращается сильное влияние предыдущего разряда на пробой.2,42,42,22,22,0Ub, кВUb, кВ<Ub1><Ub1>2,01,81,81,61,61,41,41,2010203040506070t, мс1,2010203040506070t, мс(а)(б)2,42,2<Ub1>Ub, кВ2,0Рис.5.15 Графики зависимости динамического напряжения пробоя от интервалавремени между импульсами.p =1 Торр, Rб=260 кОм, а) dU/dt=1.3∙106 В/с,б) dU/dt=2,2∙106 В/с, в) dU/dt=5,1∙106 В/с.1,81,61,41,2010203040t, мс(в)Рассмотрим зависимость динамического напряжения пробоя от величины задержкимежду импульсами. На рис.5.15 приведены кривые Ub(Δt) для трех малых значений наклонафронта импульса.
Пунктирной линией обозначен уровень среднего пробойного напряженияпервого импульса <Ub1>, к которому стремится потенциал пробоя 2‒го импульса Ub2.85Согласно графикам, при относительно небольших значениях dU/dt выход величины Ub2 науровень <Ub1> происходит примерно в области задержки ≥ 70 мс.На всех трех кривых можно отметить область аномального эффекта памяти при Δt от2 до 5мс. После максимума, связанного с аномальным эффектом, происходит спад спромежуточным небольшим пиком, после которого напряжение пробоя падает доминимального значения.
Величина перепада между максимальным и минимальнымзначением составляет примерно 1 кВ. Для наименьших значений dU/dt (рис.5.15 а, б)последующий плавный выход из точки минимума сменяется резким скачком почти довеличины Ub1, при Δt ~ 15мс. Все эти особенности устойчиво воспроизводились впроверочных экспериментах.2,6Rб=100 кОм, dU/dt = 4.8 кВ/мсRб=260 кОм, dU/dt = 5,1 кВ/мс2,4Ub, кВ2,22,01,81,61,41,20102030t, мс405060Рис.5.16 Сравнение графиков зависимости динамического напряжения пробоя отинтервала времени между импульсами, полученных при различном разрядном токе.Уменьшение балластного сопротивления в 2,5 раза, т.е. увеличение разрядного тока,не приводит к существенным изменениям описываемых кривых. На рис.5.16 приводятсярезультаты сравнения кривых, полученных для близких значений наклона фронта (5,1∙103В/мс и 4,8∙103В/мс).
Увеличение тока приводит к снижению ширины максимума и подъѐмуего амплитуды на 300 В. Одновременно точка минимума поднимается примерно на 200 В,86после которой кривая плавно выходит на такое же значение пробойного напряжения первогоимпульса.При увеличении крутизны фронта импульса картина эффекта меняется. Максимум,отвечающий аномальному эффекту, становится более четким, при этом превышениепробойного напряжения второго импульса над напряжением первого наблюдается уже приминимальной задержке.
Графики на рис. 5.17 иллюстрируют эту ситуацию.2,21,42,01,31,8Ub, кВUb, кВ1,21,61,41,2<Ub1>1,1<Ub1>1,01,00,90102030t, мс40506070(а)02468t, мс10121416(б)1,51,41,3Ub, кВ1,21,1<Ub1>1,0Рис.5.17 Графики зависимости динамического напряжения пробоя от интервалавремени между импульсами.p =1 Торр, Rб=260 кОм, а) dU/dt=13∙106,б)dU/dt=57∙10 6, в) dU/dt=81∙106 В/с.0,90,801020304050t, мс(в)Максимальное значение напряжения при dU/dt = 13∙103В/мс составляет 1кВ. Сувеличением крутизны наклона фронта напряжения примерно втрое амплитуда снижается вдва раза.
Также снижается минимальное пробойное напряжение, которое теперь почтисовпадает с напряжением пробоя первого импульса. В отличие от рассмотренной ситуации сболее низкими скоростями роста напряжения, отсутствует провал напряжения зажиганияпосле области аномального эффекта, наблюдается плавный спад кривой с выходом настационарное значение.87Повышение разрядного тока заметно снижает эффект (рис.5.18).
На рисункесравниваются кривые, полученные для одного значения наклона фронта импульсов, норазных токов, отличающихся примерно в 2 раза. Видно, что максимум напряжения заметноснижается, но сохраняет свою ширину. Часть кривой, идущая от максимума аномальногоэффекта памяти к значению напряжения пробоя первого импульса, расположена вышекривой для меньшего тока. Таким образом, увеличение тока при высоких dU/dt приводит кобратному поведению кривых зависимости напряжения пробоя от задержки междуимпульсами в сравнении со случаем малых наклонов фронтов напряжений.2,12,0Rб=260 кОмRб=100 кОм1,91,8Ub, кВ1,71,61,51,41,31,21,11,005101520253035404550556065t, мсРис.5.18 Сравнение графиков зависимости динамического напряжения пробоя отинтервала времени между импульсами, полученных при различном разрядном токе.Результатыизмерений,проведенныхдляпериодическойпоследовательностиодиночных импульсов (п.5.2), показали сильную зависимость пробойного потенциала открутизны фронта импульса.
В частности, это наблюдается при периоде повторенияимпульсов 200 мс (рис. 5.5а). Измерения, описываемые в данной части работы, проведеныпри почти таком же периоде повторения пар импульсов (220 мс). Естественно ожидать, чтозависимости, показанные на рис.5.5а, воспроизведутся для первого импульса пары.
Рис.5.19аподтверждает правильность этого предположения. Представленная на этом рисункезависимость пробойного напряжения первого импульса от крутизны фронта ведет себя88подобно рассмотренным выше зависимостям Ub от dU/dt для одиночных импульсов (рис.5.5а). При dU/dt менее 5∙103 В/мс пробойные напряжения принимают максимальные значения,при больших скоростях роста происходит спад кривой с последующим выходом наприблизительно постоянное значение.На рис.5.19 б, в представлены графики зависимости напряжения пробоя второгоимпульса Ub2 от dU/dtдля задержек: 0,5 мс и 15 мс. Отдельно был построен график длязависимости наибольшего значения пробойного напряжения, отвечающего аномальномуэффекту, от dU/dt (рис.5.19 г). Для наглядности сравнения в каждом случае был добавленграфик рис.5.19а.2,22,22,02,0Ub2 ( t=0.5 мс)1,8Ub11,6Ub, кВUb1, кВ1,81,41,21,61,41,21,01,00,810,8101dU/dt, кВ/с10100dU/dt, кВ/с(а)(б)2,2Ub11,82,2Ua2,0Ub11,81,6Ub, кВUb2, кВ2,4Ub2( t=15 мс)2,01,41,61,41,21,21,01,00,810,8110dU/dt, кВ/мс(в)10010100dU/dt, кВ/мс(г)Рис.
5.19 Зависимость среднего пробойного напряжения Ub1 , Ub2при Δt=0.5 и 15 мс и Ua от dU/dt. р = 1ТоррРис.5.19б демонстрирует область сильного эффекта памяти при Δt= 0,5 мс. Криваяостается спадающей, но максимальное значение существенно меньше максимума Ub1. Вцелом, характер ее поведения повторяет зависимость на рис.5.5 б для периода 15 мс. Нарис.5.19 в изображен случай Δt =15 мс, при такой задержке графики практически совпадают,89эффектпамятисостоитлишьвстабилизациимоментапробоя.Нарис.5.19гпродемонстрирован характер поведения максимума напряжения при аномальном эффекте Uaпри росте dU/dt. График лежит выше кривой для первого импульса для всех значенийаргумента.5.4.2. Эффект памяти для волны ионизацииТак же, как и для одиночных импульсов, в случае пробоя парами импульсовопределялась скорость ВИ − как перед первым, так и перед вторым импульсами.
При пробоепервым импульсом ВИ детектировалась всегда, и характер зависимости ее скорости отбыстроты нарастания напряжения не отличался от описанного выше пробоя простойпоследовательностью импульсов. Значительно более сложная картина была обнаружена длявторого импульса. Выяснилось, что ВИ детектируется начиная лишь с области максимумакривой зависимости пробойного напряжения от задержки.
При меньших задержкахотносительно первого разряда пробой второго импульса происходит без волны ионизации.График на рис. 5.20 демонстрирует связь скорости ВИ перед вторым импульсом иинтервалом времени между импульсами. График отвечает случаю небольших наклоновфронта импульса, до начала спада напряжения зажигания с ростом dU/dt.262422206VВИ10 см/с1816141210864202468 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40t, мсРис.5.20 Зависимость скорости ВИ от интервала времени между импульсами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
