Физика плазмы, 2020, T. 46, № 2, стр. 154-171

Оценка напряженности электрического поля в предпробойной волне ионизации в длинной разрядной трубке по спектру излучения

Н. А. Дятко a*, Ю. З. Ионих b**, С. А. Калинин b, А. А. Митюрёва b

b Санкт-Петербургский государственный университет
Санкт-Петербург, Россия

а ГНЦ РФ Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований
Москва, Троицк, Россия

* E-mail: dyatko@triniti.ru
** E-mail: y.ionikh@spbu.ru

Поступила в редакцию 13.07.2019
После доработки 28.08.2019
Принята к публикации 23.09.2019

Аннотация

Представлены результаты исследования характеристик медленной волны ионизации (ВИ), возникающей в начальной стадии пробоя в длинной разрядной трубке при пониженном давлении. В качестве разрядной трубки использовалась ртутная лампа Philips TUV-30W с расстоянием между электродами 80 см и с внутренним диаметром 23 мм. Трубка наполнена аргоном при давлении 2–4 Торр (паспортные данные) и парáми ртути. Один из электродов был заземлен, ко второму прикладывались положительные или отрицательные импульсы напряжения амплитудой 2 кВ, длительностью фронта ≈0.5 мкс и частотой повторения 1 Гц. Проведены измерения скорости ВИ и временного хода интенсивностей линий Ar, Ar+ и Hg в ВИ на различных расстояниях от высоковольтного электрода. Показано, что скорость положительной ВИ (3 × 107–5 × 107 см/с) выше, чем скорость отрицательной ВИ (1 × 107–1.8 × 107 см/с). Путем сравнения измеренных и рассчитанных отношений интенсивностей линий Ar, Ar+ и Hg выполнены оценки величины электрического поля во фронте ВИ. Показано, что в положительной ВИ величина приведенного электрического поля (260–450 Тд) значительно больше, чем в отрицательной (120–165 Тд).

Ключевые слова: длинная трубка, пробой, волна ионизации, спектр излучения

DOI: 10.31857/S036729212002002X

Список литературы

  1. Василяк Л.М., Костюченко С.В., Кудрявцев Н.Н., Филюгин И.В. // УФН. 1994. Т. 164. С. 263.

  2. Амиров Р.Х., Асиновский Э.И., Марковец В.В., Панфилов А.С., Самойлов И.С. // Низкотемпературная плазма. Т. 9. Новосибирск: Наука, 1994. С. 373.

  3. Василяк Л.М., Асиновский Э.И., Самойлов И.С. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Вводный том. Кн. II / Под ред. В.Е. Фортова. М.: Наука, 2000. С. 225.

  4. Лагарьков А.Н., Руткевич И.М. Волны электрического пробоя в ограниченной плазме. М.: Наука, 1989.

  5. Starikovskaia S.M., Anikin N.B., Pancheshnyi S.V., Zatsepin D.V., Starikovskii A.Yu. // Plasma Sources Sci. Technol. 2001. V. 10. P. 344.

  6. Takashima K., Adamovich I.V., Czarnetzki U., Luggenhölscher D. // Plasma Chem. Plasma Process. 2012. V. 32. P. 471.

  7. Seeliger R., Rock R. // Zs. Phys. 1938. B. 110. S. 717.

  8. Bartholomeyczeyk W. // Ann. Phys. 1939. B. 36. S. 485.

  9. Недоспасов А.В., Новик А.Е. // ЖТФ. 1960. Т. 30. С. 1329.

  10. Horstman R.E., Lansink F.M.O. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1988. V. 21. P. 1130.

  11. Brok W.J.M., van Dijk J., Bowden M.D., van der Mullen J.J.A.M., Kroesen G.M.W. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. V. 36. P. 1967.

  12. Gendre M.F., Bowden M.D., Haverlag H., van den Nieuwenhuizen H.C.M., Gielen J., Kroesen G.M.W. // Proc. Frontiers in Low Temperature Plasma Diagnostics V: Proc. of International Workshop (Villaggio: Cardigliano). 2003. P. 295.

  13. Gendre M.F., Bowden M.D., van den Nieuwenhuize, H.C.M., Haverlag M., Gielen J.W.A.M., Kroesen G.M.W. // IEEE Trans. on Plasma Sci. 2005. V. 33. P. 262.

  14. Brok W.J.M., Gendre M.F., van der Mullen J.J.A.M. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40. P. 156.

  15. Brok W.J.M., Gendre M.F., Haverlag M., van der Mullen J.J.A.M. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40. P. 3931.

  16. Langer R., Garner R., Hilscher A., Tidecks R., Horn S. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. 144011.

  17. Gendre M.F., Haverlag M., Kroesen G.M.W. // J. Phys.D: Appl. Phys. 2010. V. 43. 234004.

  18. Дятко Н.А., Ионих Ю.З., Мещанов А.В., Напартович А.П., Шишпанов А.И. // Физика плазмы. 2011. Т. 37. С. 544.

  19. Мещанов А.В., Ионих Ю.З., Шишпанов А.И., Калинин С.А. // Физика плазмы. 2016. Т. 42. С. 936.

  20. Shishpanov A.I., Meshchanov A.V., Kalinin S.A., Ionikh Y.Z. // Plasma Sources Sci. Technol. 2017. V. 26. 065017.

  21. Калинин С.А., Капитонова М.А., Матвеев Р.М., Мещанов А.В., Ионих Ю.З. // Физика плазмы. 2018. Т. 44. С. 870.

  22. Калинин С.А., Мещанов А.В., Шишпанов А.И., Ионих Ю.З. // Физика плазмы. 2018. Т. 44. С. 298.

  23. Paris P., Aints M., Laan M., Valk F. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2004. V. 37. P. 1179.

  24. Paris P., Aints M., Valk F., Plank T., Haljaste A., Koz-lov K.V., Wagner H.-E. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2005. V. 38. P. 3894.

  25. Valk F., Aints M., Paris P., Plank T., Maksimov J., Tamm A. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2010. V. 43. 385202.

  26. Gallimbertit I., Hepworths J.K., Klewe R.C. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1974. V. 7. P. 880.

  27. Pancheshnyi S.V., Starikovskaia S.M., Starikovskii A.Yu. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1999. V. 32. P. 2219.

  28. Huang B.-D., Carbone E., Takashima K., Zhu X.-M., Czarnetzki U., Pu Y.-K. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2018. V. 51. 225202.

  29. Kozlov K.V., Wagner H.-E., Brandenburg R., Michel P. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2001. V. 34. P. 3164.

  30. Hoder T., Šimek M., Bonaventura Z., Prukner V., Gordillo-Vázquez F.J. // Plasma Sources Sci. Technol. 2016. V. 25. 045021.

  31. Brisset A., Gazeli K., Magne L., Pasquiers S., Jeanney P., Marode E., Tardiveau P. // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. V. 28. 055016.

  32. Физические величины. Справочник / Под. ред. И.С. Григорьева и Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991.

  33. Lawler J.E., Curry J.J., Lister G.G. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2000. V. 33. P. 252.

  34. Lisovskiy V.A., Yakovin S.D., Yegorenkov V.D. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2000. V. 33. P. 2722.

  35. Thomas W.R.L. // J. Phys. B: Atom. Molec. Phys. 1969. V. 2. P. 551.

  36. Tagashira H., Sakai Y., Sakamoto S. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1977. V. 10. P. 1051.

  37. Дятко Н.А., Кочетов И.В., Напартович А.П., Та-ран М.Д. // ТВТ. 1984. Т. 22. С. 1048.

  38. Yanguas-Gil A., Cotrino J., Alves L.L. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2005. V. 38. P. 1588.

  39. Sanchez J.A., Blanco F., Garcia G., Campos J. // Physica Scripta. 1989. V. 39. P. 243.

  40. Mirić J., Simonović I., Petrović Z. Lj., White R.D., Duj-ko S. // Eur. Phys. J. D. 2017. V. 71. P. 289.

  41. Anderson R.J., Lee E.T.P., Lin C.C. // Phys. Rev. 1967. V. 157. P. 31.

  42. NIST Atomic Spectra Database, https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

  43. Фриш С.Э., Ключарев А.Н. // Оптика и спектроскопия. 1967. Т. 22. С. 174.

  44. Радциг А.А., Смирнов Б.М. Параметры атомов и атомарных ионов. Справочник. Москва: Энергоатомиздат, 1986.

  45. Sansonetti J.E., Martin W.C. // J. Phys. Chem. Ref. -Data. 2005. V. 34. P. 1559.

  46. Vujnović V., Wiese W.L. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1992. V. 21. P. 919.

  47. Nguyen T.D., Sadeghi N. // Phys. Rev. A. 1978. V. 18. P. 1388.

  48. Sadeghi N., Setser D.W., Francis A., Czarnetzki U., Döbele H.F. // J. Chem. Phys. 2001. V. 115. P. 3144.

  49. Chilton J.E., Boffard J.B., Schappe R.S., Lin C.C. // Phys. Rev. A. 1998. V. 57. P. 267.

  50. Hammer J.M., Wen C.P. // J. Chem. Phys. 1967. V. 46. P. 1225.

Дополнительные материалы отсутствуют.