Физика плазмы, 2021, T. 47, № 1, стр. 61-74

О развитии ионизационных волн, предваряющих пробой в длинной капиллярной трубке с гелием при пониженном давлении

Ю. С. Акишев ab*, В. Б. Каральник a, А. В. Петряков a, Ю. З. Ионих c

a ГНЦ РФ “Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований”
Москва, Россия

b Национальный исследовательский ядерный университет — Московский инженерно-физический институт
Москва, Россия

c Санкт-Петербургский государственный университет
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: akishev@triniti.ru

Поступила в редакцию 03.07.2020
После доработки 06.08.2020
Принята к публикации 10.08.2020

Аннотация

Выполненные эксперименты выявили основные закономерности развития полного пробоя в длинной капиллярной трубке при разных конфигурациях электродов. Показано, что при наличии дополнительного внешнего электрода вокруг трубки быстрая стадия, завершающая пробой, предваряется медленной стадией, обусловленной развитием внутри трубки слаботочного поверхностного барьерного разряда. Этот разряд реализуется за счет распространения прямых (от высоковольтного электрода) и встречных (от заземленного электрода) поверхностных волн ионизации. Наличие в трубке заранее и локально отложенного заряда, противоположного по знаку полярности импульсу напряжения, приводит к ускорению распространения ионизационных волн. В отсутствие внешнего электрода пробой происходит гораздо быстрее, но с очень большим разбросом по времени его запаздывания (вплоть до отсутствия пробоя) относительно подачи импульса напряжения. Во многих приложениях нестабильность срабатывания газоразрядного устройства, определяемая формированием пробоя, представляет гораздо бóльшую проблему, чем более медленное, но стабильное его включение. Поэтому результаты исследований, доказывающих возможность управлять процессом пробоя, представляют как научную, так и практическую ценность.

Ключевые слова: электрический пробой, волны ионизации, разряд в трубках

DOI: 10.31857/S0367292121010017

Список литературы

  1. Kogelschatz U. // Contrib. Plasma Phys. 2007. V. 47. P. 80.https://doi.org/10.1002/ctpp.200710012

  2. Korolev Y.D., Frants O.B., Geyman V.G., Kasyanov V.S., Landl N.V. // IEEE Transactions Plasma Sci. 2012. V. 40. P. 2951. https://doi.org/10.1109/TPS.2012.2211622

  3. Korolev Yu.D. // Russian J. General Chemistry. 2015. V. 85. P. 1311. https://doi.org/10.1134/S1070363215050473

  4. Акишев Ю.С., Петряков А.В., Трушкин Н.И., Устюгов В.А. // Прикладная физика. 2017. № 5. С. 20.

  5. Azarova V.V., Golyaev Yu.D., Saveliev I.I. // Quantum Electron. 2015. V. 45. P. 171.

  6. Raizer Yu.P. Gas Discharge Physics. Berlin: Springer, 1991.

  7. Лагарьков А.Н. Волны электрического пробоя в ограниченной плазме / Под ред. И.М. Руткевич. М.: Наука, 1989. С. 206.

  8. Gendre M.F., Haverlag M., Kroesen G.M.W. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2010. V. 43. P. 234004. https://doi.org/10.1088/0022-3727/43/23/234004

  9. Шишпанов А.И., Ионих Ю.З., Мещанов А.В. // Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 120. С. 929.

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

  11. Shishpanov A.I., Meshchanov A.V., Kalinin S.A., Ionikh Y.Z. // Plasma Sources Sci. Technol. 2017. V. 26. P. 065017. https://doi.org/10.1088/1361-6595/aa6f7c

  12. Meshchanov A.V., Ivanov D.O., Ionikh Y.Z., Shishpa-nov  A.I. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2018. V. 51. P. 335202.https://doi.org/10.1088/1361-6463/aad1d8

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

  14. Moreau E. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40. P. 605. https://doi.org/10.1088/0022-3727/40/3/S01

  15. Kopiev V.F., Akishev Y.S., Belyaev I.V., Berezhet-skaya N.K., Bityurin V.A., Faranosov G.A., Grushin M.E., Klimov A.I., Kopiev V.A., Kossyi I.A. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2014. V. 47. P. 505201.https://doi.org/10.1088/0022-3727/47/50/505201

  16. Akishev Yu., Aponin G., Balakirev A., Grushin M., Petryakov A., Karal’nik V., Trushkin N. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2013. V. 46. P. 464014. https://doi.org/10.1088/0022-3727/46/46/464014

  17. Akishev Yu., Aponin G., Balakirev A., Grushin M., Petryakov A., Karal’nik V., Trushkin N. // Plasma Sources Sci. Technol. 2013. V. 22. P. 015004.https://doi.org/10.1088/0963-0252/22/1/015004

  18. Akishev Yu., Aponin G., Balakirev A., Grushin M., Petryakov A., Karal’nik V., Trushkin N. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2013. V. 46. P. 135204.https://doi.org/10.1088/0022-3727/46/13/135204

  19. Xiong Z., Kushner M.J. // Plasma Sources Sci. Technol. 2012. V. 21. P. 034001.https://doi.org/10.1088/0963-0252/21/3/034001

  20. Lu X., Naidis G.V., Laroussi M., Reuter S., Graves D.B., Ostrikov K. // Phys. Rep. 2016. V. 630. P. 1.https://doi.org/10.1016/j.physrep.2016.03.003

Дополнительные материалы отсутствуют.