Вплив діаметру пласких електродів на запалювання та горіння розряду постійного струму
Анотація
В цій роботі було досліджено вплив діаметра електродів (55 мм, 25 мм, 12 мм, 5 мм, 2,4 мм і 0,8 мм) на запалювання розряду в азоті і його режими горіння при відстані між електродами 25 мм. Отримано, що зменшення діаметра електродів призвело при великих тисках газу до запалювання розряду при менших напругах, ніж для великих електродів, а в діапазоні низьких тисків - до зміщення кривих запалювання в область більш високих пробійних напруг. Виявлено, що всі виміряні нами криві запалювання перетинаються при тиску азоту p » 0,9 Торр, близькому до точки перегину на кривих запалювання для великих електродів. Зліва від точки перегину викривлення однорідного розподілу електричного поля між електродами невеликого діаметра ускладнює процес іонізаційного розмноження в розрядному проміжку, і пробійна напруга зростає, а праворуч від точки перегину в результаті перерозподілу електричного поля полегшуються умови для пробою газу. Показано, що розрядна пляма, що розширюється, швидко вкриває всю поверхню невеликих електродів, тому нормальний режим може спостерігатися у все більш вузькому діапазоні розрядних струмів, а зменшення діаметра електродів знижує швидкість зростання розрядного струму з підвищенням напруги. Відношення нормальної густини струму до квадрату тиску газу при різних діаметрах електродів і розрядних струмах було визначено зі зламів на вольт-амперних характеристиках розряду і приблизно дорівнює (J/p2)n » 0,233 мА/(см·Торр)2, що добре узгоджується із результатами інших авторів.
Завантаження
Посилання
Katsnelson B.V., Kalugin A.M., Larionov A.S. Electric vacuum electron and ion devices. - Moscow: Energy, 1976. - 920p.
Raizer Yu.P. Gas Discharge Physics. - Berlin: Springer, 1991. - 449 p.
Granovskiy V.L. Electric Current in a Gas. Steady-State Current. - Moscow: Nauka, 1971. - 490 p.
Vlasov V.V., Gyseva L.G., Klarfeld B.N. Transition of one type glow discharge into another // Oxford Contrib. Papers, 10th ICPIG. - 1971. – P. 98.
Lisovsky V.A., Yakovin S.D. Scaling Law for a Low-Pressure Gas Breakdown in a Homogeneous DC Electric Field // JETP Letters. - 2000. - Vol. 72, № 2. - P. 34–37.
Chistyakov P.N. Scaling laws in the normal glow discharge in neon and argon // Zhurn. Tekhn. Fiz. - 1971. - Vol. 41, № 8. - P. 1672-1674.
Korolev Yu.D. Interpretation of the phenomenon of constancy of the current density in the normal glow discharge// Sov. Phys. Tech. Phys. - 1987. - Vol.32, №2. - P. 231-233.
Fujii K. Transition mechanism from Townsend discharge to normal glow discharge // J. Appl. Phys. – 1973. - Vol. 13, № 3. - P. 573-574.
Ward A. Calculations of Cathode-Fall Characteristics // J. Appl. Phys. – 1962. - Vol. 33, № 9. – P. 2789-2796.
Cicala G., Tommaso E., Raino A.S., Lebedev Yu. A., Shakhatov V.A. Study of positive column of glow discharge in nitrogen by optical emission spectroscopy and numerical simulation // Plasma Sourses Sci. Technol. – 2009. – Vol. 18, №2. – P. 025032.
Nemchinsky V. A. Method to decrease the normal current density at the cathode of a glow discharge // J. Phys. D: Appl. Phys. - 1993. - Vol. 26, № 4. – P. 643-646.
Chistyakov P.N. Some dependencies of the normal cathode fall in inert gases // Zhurn. Tekhn. Fiz. – 1970. - Vol. 40, № 2. - P. 303-304.
Tran N., Marode E. Monte Carlo simulation of electrons within the cathode fall of a glow discharge in helium // Journal of Physics D: Applied Physics. – 1977. - Vol. 10, №16. – P. 2317-2328.
Kulikovsky A.A. Hydrodynamic description of electron multiplication in the cathode region: elementary beams model // J. Phys. D: Appl. Phys. - 1991. – Vol. 24, № 11. – P. 1954-1963.
Ward A. Effect of space charge in cold-cathode gas discharges // Phys. Rev. – 1958. - Vol. 112, № 6. – P. 1852-1857.
Guntherschulze A. Zusammenhang zwischen stromdichte und kathodenfall der Glimmentladung bei verwendung einer schutzringkathode und korrektion der temperaturerhohung des gases // Mitteilung aus der Physikalisch - Technischen Reichsanstalt. - 1928. – Vol.26. – P. 358-379.
Melekhin V.N., Naumov N.Yu. On the nature of the cathode spot of a normal glow discharge// Sov. Tech. Phys. Lett. 1986. - Vol. 12, № 2. - P. 41-44.
Raizer Yu.P., Surzhikov S.T. More on the nature of the normal current density at the cathode of a glow discharge // Sov. Tech. Phys. Lett. 1987. - Vol.13, №3. - P. 186-188.
Petrovic Z.Lj., Phelps A.V. Constrictions in cathode-dominated, low-pressure argon discharges // IEEE Trans. Plasma Science – 1996. - Vol. 24, №1. – P. 107-108.
Petrovic Z.Lj., Donko Z., Maric D., Malovic G., Živanov S. CCD images of low-pressure low-current dc discharges // IEEE Trans. Plasma Science – 2002. - Vol. 30, № 1. – P. 136-137.
Engel A., Emeleus K.G., Kennedy M. Radial coherence of the normal glow discharge // Physics Letters A. – 1972. - Vol.42, №3. – P. 191-192.
Boeuf J.-P. A two-dimensional model of dc glow discharges // J. Appl. Phys. – 1988. - Vol. 63, № 5. - P. 1342-1349.
Ohuchi M., Kubota T. Monte Carlo simulation of electrons in the cathode region of the glow discharge in helium // Journal of Physics D: Applied Physics. – 1983. - Vol. 16, № 9. – P. 1705-1714.
Hartog E.A., Dought D.A. Laser optogalvanic and fluorescence studies of the cathode region of a glow discharge // Phys. Rev. – 1988. - Vol.38, № 9. – P. 2471-2474.
Goto M., Kondon Y. Monte Carlo simulation of normal and abnormal glow discharge plasmas using the limited weight probability method // Jpn. J. Appl. Phys. – 1998. – Vol. 37, № 1. – P. 308-312.
Kudryavtsev A.A., Tsendin L.D. Townsend Discharge Instability on the Right-Hand Branch of the Paschen Curve // Tech. Phys. Lett. - 2002. - Vol.28, №12. - P. 1036-1039.
Kudryavtsev A.A., Morin A.V., Tsendin L.D. Role of nonlocal ionization in formation of the short glow discharge // Technical Physics. - 2008. - Vol.53, № 8. - P. 1029-1040.
Moizhes B.Ya., Nemchinskii V.A. On the theory of the cathode layer glow // Zhurn. Tekhn. Fiz. – 1989. – Vol. 59, № 4. – P. 22-29.
Lister G. Low – pressure gas discharge modeling // J. Phys. D: Appl. Phys. – 1992. – Vol. 25, №12. - P.1649-1680.
Guntherschulze A. Die behinderte Glimmentladung. II. // Z. Physik. – 1930. - Vol.61. - P.581-586.
Lisovskiy V.A., Koval V.A., Yegorenkov V.D. Dc breakdown of low pressure gas in long tubes // Physics Letters A. – 2011. – Vol. 375. – №19. – P.1986-1989.
Lisovskiy V.A., Yakovin S.D., Yegorenkov V.D. Low-pressure gas breakdown in uniform dc electric field // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2000. - Vol. 33, № 21. - P. 2722-2730.
Lisovsky V.A., Yakovin S.D. Scaling Law for a Low-Pressure Gas Breakdown in a Homogeneous DC Electric Field // JETP Letters. - 2000. -Vol. 72, № 2. - P.34–37.
Penning F.M. Zweierlei negative Charakteristiken bei selbstandigen Gasentladungen // Physik. Zeitschr. – 1932. - Vol.33. - P. 816-822.
Francis G. The glow discharge at low pressure // Encyclopedia of physics. - 1956. - Vol.22. - P. 53-208.
Doughty D.K., Lawler J.E. Optogalvanic effects in the obstructed glow discharge // Appl. Phys. Lett. – 1983. - Vol.43, № 3. - P.234-236.
Ganguly B.N., Garscadden A. Electric field and Doppler emission profile measurements in an obstructed hydrogen discharge // J. Appl. Phys. – 1991. - Vol.70, № 2. - P.621-627.
Donko Z., Rozsa K., Tobin R.C., Peard K.A. Modeling and measurements on an obstructed glow discharge in helium // Phys. Rev. E. – 1994. - Vol.49, № 4. - P.3283-3289.
Fukao M., Ishida M., Ohtsuka Y., Matsuo H. A simple electron gun by obstructed discharge and its discharge - sustaining mechanism // Vacuum. – 2000. - Vol.59, №1. - P.358-372.
Lisovskiy V.A., Kharchenko N.D. Normal mode of the longitudinal combined discharge in low pressure nitrogen // The Journal of Kharkiv National University, physical series: Nuclei, Particles, Fields. – 2010. – Vol. 889, №2/46/. - P. 74-82.
Lisovskiy V.A., Yakovin S.D. Cathode Layer Characteristics of a Low-Pressure Glow Discharge in Argon and Nitrogen // Technical Physics Letters. - 2000. - Vol. 26, № 10. - P. 891–893.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
