Влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в N₂-O₂
Представлены результаты экспериментальных исследований различных режимов горения разряда в системе электродов игла-плоскость. Разряд осуществлялся в N₂-O₂ газовых смесях при положительной и отрицательной полярности. Показано сильное влияние примесей озона, кислорода и паров воды на электрические хар...
Збережено в:
| Дата: | 2006 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2006
|
| Назва видання: | Вопросы атомной науки и техники |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/81099 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в N₂-O₂ / В.И. Голота, Л.М. Завада, Б.Б. Кадолин, В.И. Карась, С.Н. Маньковский, И.А. Пащенко, С.Г. Пугач // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 5. — С. 86-90. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-81099 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-810992015-05-06T03:01:56Z Влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в N₂-O₂ Голота, В.И. Завада, Л.М. Кадолин, Б.Б. Карась, В.И. Маньковский, С.Н. Пащенко, И.А. Пугач, С.Г. Газовый разряд, плазменно-пучковый разряд Представлены результаты экспериментальных исследований различных режимов горения разряда в системе электродов игла-плоскость. Разряд осуществлялся в N₂-O₂ газовых смесях при положительной и отрицательной полярности. Показано сильное влияние примесей озона, кислорода и паров воды на электрические характеристики разряда при отрицательной полярности и в нестационарном режиме положительной полярности. Электрические характеристики в стационарном режиме при положительной полярности слабо изменяются с увеличением концентрации электроотрицательных примесей. Представлені результати експериментального дослідження режимів горіння розряду в системі електродів голка-площина. Розряд здійснювався в N₂-O₂ газових сумішах при позитивній та негативній полярності. Показано сильний вплив домішок озона, кисню та пару води на електричні характеристики розряду при негативній полярності та у нестаціонарному режимі при позитивній полярності. Електричні характеристики у стаціонарному режимі при позитивній полярності слабо змінюються з зростання концентрації електронегативних домішок. The experimental results of the various modes of the point-to-plane gas discharge are presented in this paper. The discharge was realized in N₂-O₂ gas mixtures at atmospheric pressure. It was shown that ozone, oxygen and water vapour admixtures essentially effected on the electrical characteristics of the negative polarity discharge and the non-stationary positive polarity discharge. With increase of the electronegative admixtures concentration the electrical characteristics of the stationary mode of positive polarity discharge were changed weakly. 2006 Article Влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в N₂-O₂ / В.И. Голота, Л.М. Завада, Б.Б. Кадолин, В.И. Карась, С.Н. Маньковский, И.А. Пащенко, С.Г. Пугач // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 5. — С. 86-90. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1562-6016 PACS: 81.20.Ka http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/81099 ru Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Газовый разряд, плазменно-пучковый разряд Газовый разряд, плазменно-пучковый разряд |
| spellingShingle |
Газовый разряд, плазменно-пучковый разряд Газовый разряд, плазменно-пучковый разряд Голота, В.И. Завада, Л.М. Кадолин, Б.Б. Карась, В.И. Маньковский, С.Н. Пащенко, И.А. Пугач, С.Г. Влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в N₂-O₂ Вопросы атомной науки и техники |
| description |
Представлены результаты экспериментальных исследований различных режимов горения разряда в системе электродов игла-плоскость. Разряд осуществлялся в N₂-O₂ газовых смесях при положительной и отрицательной полярности. Показано сильное влияние примесей озона, кислорода и паров воды на электрические характеристики разряда при отрицательной полярности и в нестационарном режиме положительной полярности. Электрические характеристики в стационарном режиме при положительной полярности слабо изменяются с увеличением концентрации электроотрицательных примесей. |
| format |
Article |
| author |
Голота, В.И. Завада, Л.М. Кадолин, Б.Б. Карась, В.И. Маньковский, С.Н. Пащенко, И.А. Пугач, С.Г. |
| author_facet |
Голота, В.И. Завада, Л.М. Кадолин, Б.Б. Карась, В.И. Маньковский, С.Н. Пащенко, И.А. Пугач, С.Г. |
| author_sort |
Голота, В.И. |
| title |
Влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в N₂-O₂ |
| title_short |
Влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в N₂-O₂ |
| title_full |
Влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в N₂-O₂ |
| title_fullStr |
Влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в N₂-O₂ |
| title_full_unstemmed |
Влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в N₂-O₂ |
| title_sort |
влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в n₂-o₂ |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| publishDate |
2006 |
| topic_facet |
Газовый разряд, плазменно-пучковый разряд |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/81099 |
| citation_txt |
Влияние электроотрицательных примесей на разряд атмосферного давления в N₂-O₂ / В.И. Голота, Л.М. Завада, Б.Б. Кадолин, В.И. Карась, С.Н. Маньковский,
И.А. Пащенко, С.Г. Пугач // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 5. — С. 86-90. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Вопросы атомной науки и техники |
| work_keys_str_mv |
AT golotavi vliânieélektrootricatelʹnyhprimesejnarazrâdatmosfernogodavleniâvn2o2 AT zavadalm vliânieélektrootricatelʹnyhprimesejnarazrâdatmosfernogodavleniâvn2o2 AT kadolinbb vliânieélektrootricatelʹnyhprimesejnarazrâdatmosfernogodavleniâvn2o2 AT karasʹvi vliânieélektrootricatelʹnyhprimesejnarazrâdatmosfernogodavleniâvn2o2 AT manʹkovskijsn vliânieélektrootricatelʹnyhprimesejnarazrâdatmosfernogodavleniâvn2o2 AT paŝenkoia vliânieélektrootricatelʹnyhprimesejnarazrâdatmosfernogodavleniâvn2o2 AT pugačsg vliânieélektrootricatelʹnyhprimesejnarazrâdatmosfernogodavleniâvn2o2 |
| first_indexed |
2025-07-06T05:26:36Z |
| last_indexed |
2025-07-06T05:26:36Z |
| _version_ |
1836874050527297536 |
| fulltext |
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНЫХ ПРИМЕСЕЙ НА РАЗРЯД АТ-
МОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ В N2-O2
В.И. Голота, Л.М. Завада, Б.Б. Кадолин, В.И. Карась, С.Н. Маньковский,
И.А. Пащенко, С.Г. Пугач
Национальный научный центр "Харьковский физико-технический институт"
Харьков, Украина
E-mail: pugach@kipt.kharkov.ua
Представлены результаты экспериментальных исследований различных режимов горения разряда в си-
стеме электродов игла-плоскость. Разряд осуществлялся в N2-O2 газовых смесях при положительной и от-
рицательной полярности. Показано сильное влияние примесей озона, кислорода и паров воды на электри-
ческие характеристики разряда при отрицательной полярности и в нестационарном режиме положитель-
ной полярности. Электрические характеристики в стационарном режиме при положительной полярности
слабо изменяются с увеличением концентрации электроотрицательных примесей.
PACS: 81.20.Ka
1. ВВЕДЕНИЕ
В последнее время большое внимание уделяется
исследованиям газоразрядных процессов в кисло-
родсодержащих газах. Это обусловлено интенсив-
ным развитием технологий, основанных на разрядах
атмосферного давления, например, газоразрядные
лазеры, плазмохимия, синтез озона, очистка дымо-
вых и загрязненных газов, высоковольтные
переключатели и т.д. Среди большого разнообразия
разрядов, одним из наиболее перспективных разря-
дов при атмосферном давлении является безбарьер-
ный разряд с резко неоднородным распределением
электрического поля (электродная геометрия типа
игла-металлическая плоскость, диэлектрический ба-
рьер отсутствует).
В зависимости от приложенного потенциала и
геометрических параметров электродной системы
безбарьерный разряд атмосферного давления с резко
неоднородным распределением электрического поля
может характеризоваться либо стационарным, либо
нестационарным режимом протекания разрядного
тока. Такое поведение разряда обусловлено фор-
мированием в разрядном промежутке объемного за-
ряда, величина которого зависит от плотности, по-
движности и скорости процессов образования для
электронов, положительных и отрицательных
ионов. Доминирующим фактором, приводящим к
существенному изменению электрических характе-
ристик разряда, является баланс заряженных частиц
в разрядном промежутке и, в особенности, учет про-
цессов с участием отрицательных ионов. Однако их
влияние на электрические характеристики разряда
изучены не достаточно.
В работе представлены результаты исследования
влияния электроотрицательных компонент газа на
электрические характеристики разряда атмосферно-
го давления в системе электродов игла-плоскость в
азотно-кислородной газовой смеси. В работе изуча-
лись следующие режимы горения разряда:
− отрицательная полярность (ОП): нестационар-
ный (импульсы Тричела) и стационарный режи-
мы протекания разрядного тока;
− стационарный режим протекания разрядного
тока при положительной полярности (СПП);
− нестационарный режим протекания разрядного
тока при положительной полярности (НСПП).
Группирование режимов горения разряда на ре-
жимы ОП, СПП и НСПП обусловлено отличиями в
динамике рождения электронов в области с высокой
напряженностью электрического поля (ионизацион-
ная область) и прилипания электронов в области с
низкой напряженностью электрического поля (дрей-
фовая область). Таким образом, экспериментальные
исследования электрических характеристик разряда
в газовых смесях с различным содержанием элек-
троотрицательных компонент и особенности в дина-
мике заряженных частиц для данных режимов раз-
ряда позволяют прояснить возможные причины
влияния электроотрицательных газов на режимы го-
рения разряда.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Экспериментальная установка представляла со-
бой герметичную разрядную камеру (объем 0.4 дм3)
с электродной системой типа игла-плоскость. Рас-
стояние между электродами d составляло 6…14 мм.
Острийный электрод изготавливался из меди или
нержавеющей стали. Радиус кривизны острия со-
ставлял 0,1…0,5 мм. Для получения газовых смесей
использовались баллоны с техническим азо-
том (5% O2+95% N2), техническим кислоро-
дом (95% O2+5% N2) и осушенным воздухом (точка
росы – 50оС). Увлажнение газовой смеси производи-
лось путем барботирования определенной части га-
зовой смеси через воду. Контроль влагосодержания
газовой смеси осуществлялся с помощью измерите-
ля влажности ИВТМ-7. Для добавления озона при-
менялась озонаторная установка, а контроль содер-
жания озона проводился оптическим методом по
поглощению озоном излучения на длине волны λ
=253.7 нм. Таким образом, через разрядную камеру
_______________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 5.
Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (5), с. 86-90.86
прокачивались либо чистые азотно-кислородные га-
зовые смеси, либо с примесями озона или паров во-
ды. Расход газа во всех экспериментах поддержи-
вался постоянным на уровне 0.6 л/мин и контроли-
ровался газовым расходометром типа РМ-064Г. В
состав экспериментального стенда входил стабили-
зированный источник высоковольтного напряжения
постоянного тока с диапазоном регулировки напря-
жения от 1 до 30 кВ. К острийному электроду при-
кладывалось постоянное высоковольтное напряже-
ние положительной или отрицательной полярности.
Временная динамика разрядных процессов изуча-
лась с помощью каллиброванных шунтов 50 Ом и
10 кОм и высоковольтного делителя напряжения
РМ-12 (коэффициент деления 1:1000 и полоса про-
пускания 75 МГц), сигналы с которых подавались
на вход осциллографа Tektronix TDS-210.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
В ходе исследований были сняты вольт-ампер-
ные характеристики для трех режимов горения раз-
ряда (ОП, СПП, НСПП) в азотно-кислородной газо-
вой смеси при различных межэлектродных расстоя-
ниях и с различным содержанием кислорода, озона
и паров воды.
Режим СПП. Данный режим горения разряда ха-
рактеризуется ионизационными процессами в узкой
области вблизи игольчатого анода. Объемный заряд,
возникающий в результате лавинных процессов в
этой области, искажает внешнее электрическое
поле, но величина его не достаточна для экраниро-
вания электрического поля анода и возникновения
лавинно-стримерного перехода. Т.е. в разрядном
промежутке не происходит накопления объемного
заряда, и режим горения разряда является стацио-
нарным.
На Рис.1 представлены характерные вольт-ам-
перные характеристики (ВАХ) для режима СПП в
азотно-кислородных смесях различного состава:
а) содержание кислорода 20% и 40%; б) воздух с со-
держанием паров воды от 0,5 до 9 г/м3; в) осушен-
ный воздух с содержанием озона от фоновой кон-
центрации до концентрации 5 г/м3.
ВАХ в азотно-кислородной газовой смеси не из-
меняется при увеличении концентрации кислорода
(Рис.1,а). Аналогичное поведение ВАХ следует из
графиков на Рис.1,б,в, где увеличение содержания
паров воды и озона в воздухе не приводит к измене-
нию ВАХ разряда.
Режим ОП. При отрицательной полярности ре-
жим горения разряда может быть как стационарным,
так и нестационарным, что обусловлено величиной
объемного заряда, и определяется ионизационными
процессами в узкой области вблизи игольчатого ка-
тода. Так как движение электронов происходит по
направлению уменьшающегося электрического
поля, то максимальная плотность объемного заряда
формируется вблизи границы ионизационной обла-
сти, а затем спадает по направлению к аноду.
На Рис.2 представлены характерные ВАХ для ре-
жима ОП в азотно-кислородной смеси различного
состава: а) содержание кислорода 20% и 40%;
б) воздух с содержанием паров воды от 0,5 до 7 г/м3;
в) осушенный воздух с содержанием озона от фоно-
вой концентрации до концентрации 7 г/м3.
Из Рис.2,а видно, что изменение концентрации
кислорода от 20 до 40% в азотно-кислородной газо-
вой смеси приводит к повышению разрядного
0
5
10
15
0 10 20 30 I,m kA
U,kV
60%N2-40%O2 80%N2-20%O2
а)
0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 I,mkA
U,kV
[H2O]=0.5г/м3 [H2O]=4.8г/м3
[H2O]=9.3г/м3
б)
0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 I,mkA
U,kV
[O3]=0г/м3 [O3]=1.3г/м3
[O3]=3г/м3 [O3]=5.2г/м3
в)
Рис.1. ВАХ в режиме СПП в различных газовых сме-
сях: а) смесь азота и кислорода (газовые смеси
20%О2+80%N2, 40%О2+60%N2, d = 6 мм); б) воздух
с парами воды (d = 9 мм); в) смесь осушенного воз-
духа с озоном (d = 10 мм)
напряжения на 15%. Более существенное изменение
ВАХ разряда в режиме ОП наблюдается при увели-
чении содержания озона в воздухе, что показано на
Рис.2,в.
Режим НСПП. Этот режим возникает при поло-
жительной полярности на острийном электроде в
случае, когда объемный заряд, формирующийся в
сильном электрическом поле игольчатого электрода,
_______________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 5.
Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (5), с. 86-90.87
экранирует электрическое поле электрода и приво-
дит к возникновению лавинно-стримерного перехо-
да. В этом режиме через разрядный промежуток рас-
пространяются стримеры и разрядный ток носит
квазипериодический характер. ВАХ разряда пред-
ставлена на Рис.3.
При этом рассматривались два состава газа:
а) содержание кислорода 20 и 40%; б) осушенный
воздух с различным содержанием озона от фоновой
концентрации до 5 г/м3.
0
5
10
15
20
0 50 100 150 200 I,m kA
U,kV
60%N2-40%O2 80%N2-20%O2
а)
0
5
10
15
20
0 50 100 150 200 I,mkA
U,kV
[H2O]=0.5г/м3 [H2O]=7г/м3
б)
0
5
10
15
20
0 50 100 150 200 I,mkA
U,kV
[O3]=0г/м3 [O3]=1.1г/м3
[O3]=2.2г/м3 [O3]=3.9г/м3
[O3]=7.3г/м3
в)
Рис.2. ВАХ в режимах ОП в различных газовых сме-
сях: а) смесь азота и кислорода (газовые смеси
20%О2+80%N2, 40%О2+60%N2, d = 6 мм); б) воздух
с парами воды (d = 9 мм); в) смесь осушенного воз-
духа с озоном (d = 10 мм)
Как видно из Рис.3,а, увеличение концентрации
озона в осушенном воздухе приводит к существен-
ному росту напряжения, приложенного к разрядно-
му промежутку.
Аналогичное поведение разряда отмечалось в ра-
боте [1], в которой исследовалось влияние содержа-
ния кислорода в азотно-кислородной газовой смеси
на нестационарный режим протекания тока при по-
ложительной полярности.
4. ОБСУЖДЕНИЕ
Вносимые в азотно-кислородную газовую смесь
электроотрицательные компоненты газа (кислород,
пары воды, озон) могут приводить к дополнитель-
ным каналам образования отрицательных ионов в
разряде, и, как следствие, приводить к уменьшению
проводимости разрядного промежутка, за счет при-
липания электронов. При этом реакции диссоциа-
тивного прилипания (1-5) являются основным ис-
точником образования «первичных» отрицательных
ионов в разряде атмосферного давления [2,3].
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0 20 40 60 I,mkA
U,kV
n=0г/м3 n=1.1г/м3
n=2г/м3 n=3.7г/м3
n=4.8г/м3
а)
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0 20 40 60 I,mkA
U, kV
20%О2,80%N2 40%О2,60%N2
б)
Рис.3. ВАХ в режиме НСПП:
а) осушенный воздух с различным содержанием озо-
на; б) азотно-кислородная газовая смесь с различ-
ным содержанием кислорода [2]
O2 + e → O + O- (1)
O3+ e → O2 + O- (2)
H2O + e → H2 + O- (3)
O3 + e → O2
- + O (4)
H2O + e → OH + H- (5)
Оптимальным условием для образования отрица-
тельных ионов в воздухе является наличие в разряд-
ном промежутке области с приведенной напряжен-
ностью электрического поля < 120 Td и плотностью
электронов, сравнимой с максимальной плотностью
электронов в ионизационной области разряда. В
этом случае процессы прилипания электронов пре-
валируют над процессами ионизации, и образуется
достаточное количество отрицательных ионов, кото-
рые существенно изменяют проводимость в разряд-
ном промежутке.
Рассмотрим подробнее физические процессы с
участием электронов и условия для образования от-
рицательных ионов в трех исследуемых режимах
разряда.
88
Режим разряда СПП. Известно, что излучение
разряда в режиме СПП является стационарным и со-
средоточено в окрестности игольчатого электрода
(ионизационная область), в то время как остальная
часть промежутка остается темной и является обла-
стью дрейфа положительных ионов [4,5]. Действи-
тельно распределение электрического поля в разряд-
ном промежутке характеризуется сильной неодно-
родностью в окрестности игольчатого электрода.
Так что на расстоянии от острия порядка несколь-
ких радиусов кривизны игольчатого электрода,
электрическое поле резко спадает и его величина
становится ниже порога ионизации. Это приводит к
преобладанию процессов прилипания электронов
над процессами их рождения в дрейфовой области
промежутка. При положительной полярности на
игольчатом электроде из-за резко неоднородного
распределения электрического поля плотность элек-
тронов уже на расстоянии нескольких длин свобод-
ного пробега электронов от острия является малой
по сравнению с плотностью электронов непосред-
ственно около острия. Вследствие этого, процессы
прилипания электронов к электроотрицательным
компонентам газа локализованы в узкой области
разрядного промежутка, в которой плотность элек-
тронов на несколько порядков меньше, чем макси-
мальная плотность электронов в разряде. Поэтому
процессы прилипания не могут существенно влиять
на проводимость разрядного промежутка.
Таким образом, добавление кислорода, водяных
паров или озона в воздух не приводит к изменению
ВАХ в режиме СПП (см. ВАХ Рис.1).
Режим разряда ОП. Процессы ионизации и при-
липания электронов в режимах ОП так же, как и для
режима СПП, являются локализованными возле
игольчатого катода. Разряд, как и в случае СПП,
имеет две характерные области − ионизационную и
область дрейфа. Существенным отличием режима
ОП является то, что движение электронных лавин
происходит в направлении уменьшения напряжен-
ности электрического поля. Следовательно, макси-
мальная плотность электронов достигается на грани-
це ионизационной области, где сравниваются сече-
ния ионизации и прилипания электронов. Дальней-
шее продвижение электронов в дрейфовую область
разряда с низкой напряженностью приведенного
электрического поля приводит к прилипанию элек-
тронов, что существенно влияет на проводимость
разрядного промежутка.
Существенное изменение ВАХ для режима ОП
при увеличении содержания озона в воздухе обу-
словлено тем, что в отсутствие озона, основными
отрицательными ионами являются ионы кислорода.
Тогда как наличие озона в воздухе приводит к изме-
нению ионного состава в разрядном канале. При
этом, благодаря большому сечению прилипания
электронов к молекуле озона, основными отрица-
тельными ионами становятся отрицательные ионы
озона [6]. Подвижность иона озона меньше по срав-
нению с подвижностью ионов кислорода, что также
уменьшает проводимость токового канала. Таким
образом, сильное влияние озона на ВАХ разряда
обусловлено тем, что основной токоперенос в разря-
де осуществляется ионами озона.
Сравнение физических процессов и эксперимен-
тальных данных для разряда в режимах СПП и ОП
позволяет сделать следующие выводы:
- в режиме СПП не образуется достаточной для из-
менения электрических характеристик разряда плот-
ности отрицательных ионов, что обусловлено лока-
лизованностью процессов рождения и гибели элек-
тронов в узкой ионизационной области, где сечения
процессов прилипания гораздо меньше по сравне-
нию с сечениями ионизации;
- в режиме ОП с ростом концентрации электроотри-
цательных добавок наблюдается существенное из-
менение электрических характеристик разряда, что
обусловлено изменением проводимости разрядного
промежутка из-за прилипания электронов при дви-
жении из ионизационной области в окрестности
острия, во внешнюю дрейфовую область, в которой
превалируют процессы прилипания.
Режим разряда НСПП. Режим НСПП отличается
наличием стримеров в разрядном промежутке. Ха-
рактерной особенностью стримера является сильное
электрическое поле, локализованное вблизи головки
стримера и сравнимое по величине с внешним элек-
трическим полем. Важным источником затравочных
электронов на фронте распространяющегося стри-
мера являются фотоионизационные процессы. Дли-
на поглощения фотоионизационного кванта в возду-
хе составляет 80…100 мкм, что по порядку величи-
ны совпадает с размером ионизационной области,
создаваемой объемным зарядом головки стримера.
Следовательно, затравочная плотность электронов
образуется в полях, где сечения ионизационных
процессов преобладают над сечениями прилипа-
тельных процессов и прилипанием электронов мож-
но пренебречь. В то же время, в канале стримера
напряженность электрического поля мала, а это при-
водит к существенному росту плотности отрица-
тельных ионов в канале за головкой стримера. Такое
рассмотрение согласуется с экспериментами по ис-
следованию излучения распространяющегося стри-
мера. Излучение наблюдается только из области, ло-
кализованной вблизи головки стримера.
Таким образом, изменение электрических харак-
теристик нестационарного режима разряда в воздухе
с добавками электроотрицательных газов обуслов-
лено процессами гибели (прилипания) электронов в
электрическом поле стримерного канала и слабо за-
висит от прилипания электронов перед фронтом
стримера.
ВЫВОДЫ
В результате анализа экспериментальных данных
и изучения физических процессов, ответственных за
прохождение разрядного тока в различных режимах
горения разряда, показано:
- в режиме ОП наблюдается существенное измене-
ние электрических характеристик разряда при уве-
_______________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 5.
Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (5), с. 86-90.89
личении концентрации электроотрицательных при-
месей, что обусловлено изменением проводимости
разрядного промежутка из-за прилипания электро-
нов при движении из ионизационной области, вбли-
зи острия, во внешнюю дрейфовую область, в кото-
рой превалируют процессы прилипания;
- в режиме СПП, при аналогичных изменениях газо-
вого состава, электрические характеристики разряда
оставались практически без изменений, так как про-
цессы рождения-гибели электронов локализованы в
узкой ионизационной области вблизи острийного
электрода;
- в режиме НСПП наблюдается существенное изме-
нение электрических характеристик разряда с ро-
стом концентрации электроотрицательных добавок,
что обусловлено прилипанием электронов в канале
стримера, где напряженность электрического поля
типична для процессов прилипания;
- в режиме НСПП можно пренебречь процессами
прилипания электронов к электроотрицательным
компонентам газовой смеси в области перед
фронтом распространяющегося стримера.
Работа частично поддержана проектом УНТЦ
№Р258.
ЛИТЕРАТУРА
1. H. Fujita, T. Kouno. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1978,
v.11, p.2233.
2. Ю.С. Акишев, А.А. Дерюгин, В.Б. Каральник и
др. // Физика плазмы. 1994, т.20, №6, с.571.
3. И.Н. Косарев, А.Ю. Стариковский // Физика
плазмы. 2000, т.26, №8, с.747.
4. Э.М. Базелян, Ю.П. Райзер. Искровой разряд.
1997, М.: «МФТИ», с.178.
5. V. Golota, B. Kadolin, V. Karas’ et al. // Problems
of Atomic Science and Technology. Series: Plasma
Electronics and New Acceleration Methods. 2004,
№3(3), p.254.
6. V. Golota, B. Kadolin, V. Karas’ et al. Proc. of the
16 International Symposium on Plasmachemistry,
Taormina, Italy, 2003, p.653.
INFLUENCE OF ELECTRONEGATIVE ADMIXTURES
ON ATMOSPHERIC PRESSURE DISCHARGE IN N2-O2
V.I. Golota, L.M. Zavada, B.B. Kadolin, V.I. Karas’, S.N. Mankovsky, I.A. Paschenko, S.G. Pugach
The experimental results of the various modes of the point-to-plane gas discharge are presented in this paper.
The discharge was realized in N2-O2 gas mixtures at atmospheric pressure. It was shown that ozone, oxygen and wa-
ter vapour admixtures essentially effected on the electrical characteristics of the negative polarity discharge and the
non-stationary positive polarity discharge. With increase of the electronegative admixtures concentration the electri-
cal characteristics of the stationary mode of positive polarity discharge were changed weakly.
ВПЛИВ ЕЛЕКТРОНЕГАТИВНИХ ДОМІШОК НА РОЗРЯД АТМОСФЕРНОГО ТИСКУ В N2-O2
В.І. Голота, Л.M. Завада, Б.Б. Кадолин, В.І. Карась, С.М. Маньковський, І.A. Пащенко, С.Г. Пугач
Представлені результати експериментального дослідження режимів горіння розряду в системі електродів
голка-площина. Розряд здійснювався в N2-O2 газових сумішах при позитивній та негативній полярності. По-
казано сильний вплив домішок озона, кисню та пару води на електричні характеристики розряду при
негативній полярності та у нестаціонарному режимі при позитивній полярності. Електричні характеристики
у стаціонарному режимі при позитивній полярності слабо змінюються з зростання концентрації
електронегативних домішок.
90
ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНЫХ ПРИМЕСЕЙ НА РАЗРЯД АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ В N2-O2
Национальный научный центр "Харьковский физико-технический институт"
E-mail: pugach@kipt.kharkov.ua
1. ВВЕДЕНИЕ
литература
V.I. Golota, L.M. Zavada, B.B. Kadolin, V.I. Karas’, S.N. Mankovsky, I.A. Paschenko, S.G. Pugach
В.І. Голота, Л.M. Завада, Б.Б. Кадолин, В.І. Карась, С.М. Маньковський, І.A. Пащенко, С.Г. Пугач
|