WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

В опытах в надкритическом поле, как и в ЭМ-пучке с На рис. 5 1 — линия E0 = Ecr(p). Выше ее возмо = 8.9 cm, при низких давлениях воздуха фиксируется жен самостоятельный пробой воздуха, ниже — пробой диффузный тип разряда. Но с ростом p до максивоздуха должен быть инициирован. В экспериментальмально возможного значения в данных экспериментальных условиях можно пользоваться понятием эффекных условиях неинициированный надкритический разряд тивного критического пробойного поля, его амплитуда продолжает оставаться диффузным.

Ecr = 42p 1 +(/c)2; V/cm [11], где ; 1/s —круВ опытах при исследовании подкритических типов говая частота поля, c = 4 · 109 p; 1/s — частота столкразряда для инициации пробоя воздуха использовался новений плазменных электронов с молекулами воздуха, а давление воздуха p в обоих выражениях имеет раз- ЭМ-вибратор. При этом чтобы исследовать разряд в широком диапазоне уровня исходного поля E0, вибратор мерность Torr. Экспериментально определенная линия помещался в различные точки ЭМ-пучка по его оси.

соответствует граничному давлению pthres. Она отделяет Эксперименты показали, что, как и в поле с = 8.9cm, области диффузного и стримерного типов разряда. Левее ее реализуются разряды диффузного типа, правее — в подкритическом инициированный разряд на длине стримерного. И наконец, определенная в опытах [14] волны = 2.5 cm бывает диффузным, стримерным с линия 3 соответствует полю Ethres(p). В области давле- пространственно-развитой структурой и стримерным с ний p > pthres она отделяет подкритические, с E0 < Ecr, привязанными к инициатору плазменными каналами.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 56 К.В. Александров, Л.П. Грачев, И.И. Есаков, В.В. Федоров, К.В. Ходатаев Рис. 5. Области реализации различных типов СВЧ-разряда в воздухе в квазиоптическом волновом пучке с = 8.9cm.

В экспериментах при фиксированных значениях пара- типом разряда они обозначены цифрами I-V. На этом метров E0 и p производилась фоторегистрация разряда, рисунке физический смысл линий 1–3 идентичен рис. 5.

это позволило определить E0-p области реализации Рис. 6 иллюстрирует характерную пространственную различных типов СВЧ-разряда на этой длине волны [16]. структуру различных типов СВЧ-разряда в воздухе в Эти области показаны на рис. 6, в соответствии с ЭМ-пучке с = 2.5cm.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. Области реализации различных типов СВЧ-разряда в квазиоптических электромагнитных пучках Рис. 6. Области реализации различных типов СВЧ-разряда в квазиоптическом волновом пучке с = 2.5cm.

Сравнение рис. 6 и 5 показывает, что границы об- В качестве примера на рис. 7 дополнительно помеластей реализации различных типов СВЧ-разряда для щены изображения различных типов разряда в поле использованных длин волн ЭМ-поля не совпадают. с = 2.5cm (ЭМ излучение поступает справа). Они поС уменьшением длины волны граничное давление pthres лучены при помещении инициирующего пробой воздуха смещается в сторону больших давлений воздуха p, а ЭМ-вибратора с 2L = 12 mm и 2a = 1.2mm в фокус граничное поле Ethres — в сторону больших полей E0. ЭМ-пучка, т. е. в область с максимальным исходным по Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 58 К.В. Александров, Л.П. Грачев, И.И. Есаков, В.В. Федоров, К.В. Ходатаев Рис. 7. СВЧ-разряды различных типов в квазиоптическом волновом пучке с = 2.5cm при E0 = 3.7kV/cm.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. Области реализации различных типов СВЧ-разряда в квазиоптических электромагнитных пучках лем E0 = 3.7 kV/cm. Фотографии соответствуют различ- это их свойство может не сохраниться. С уменьшением ным давлениям воздуха p в рабочей камере установки. длины волны поля область реализации подкритических На них ЭМ-вибратор задает масштаб изображений. стримерных разрядов с пространственно-развитой струкПрокомментируем помещенные на рис. 7 иллюстра- турой смещается в сторону высоких давлений воздуха p ции. Для наглядности на рис. 6 проведена горизон- и уровней исходного поля E0. Может оказаться, что при существенном уменьшении длины волны поля эта тальная линия, соответствующая полю E0 = 3.7 kV/cm, область E0-p будет выходить за пределы, например, на ней отмечены точки, соответствующие давлениям атмосферного давления воздуха. При выходе за исследовоздуха p, указаннымна рис. 7.

Изображение, полученное при p = 45 Torr, дает ха- ванный диапазон длин волн ЭМ-поля могут выявиться и другие, ограничивающие данную классификацию разрярактерный вид разряда, реализующегося в области I на дов, физические факторы.

рис. 6; видно, что этот разряд является диффузным и В работе [3] приведены результаты эксперименнадкритическим. Его сравнительно однородные плазментов по исследованию СВЧ-разряда в квазиоптическом ные образования локализованы в фокальной пучности ЭМ-пучке с = 4.3 cm в воздухе при p 250 Torr. ИсЭМ-поля, где расположен ЭМ-вибратор, и в ближайшей следования показали, что в этих условиях граничное пообласти максимума поля.

ле, отделяющее подкритический и глубоко подкритичеРазряд при p = 75 Torr уже видоизменился. По рис. ский типы стримерного разряда, Ethres = 1.8 kV/cm. Изон соответствует разряду, находящемуся в переходной мерения дали граничное давление воздуха, выше которообласти между диффузным и стримерным его типаго реализуется стримерный тип разряда pthres = 70 Torr.

ми. На снимке зафиксирована существенная диффузия Эти, указанные в работе [3], значения Ethres и pthres составляющая разряда, однако видно, что поверхность при = 4.3 cm, как и следовало ожидать, лежат между верхнего конца инициатора испаряется. Это характерно аналогичными величинами, показанными на рис. 5 и уже для стримерных типов разряда.

настоящей работы при = 8.9 и 2.5 cm.

Фотографии, полученные при давлениях p от Описанные в работах [3,17] экспериментальные исдо 450 Torr, соответствуют подкритическому, с E0 < Ecr, следования анализируемого электрического разряда в стримерному типу разряда с пространственно-развитой различных газах дают основание предположить, что структурой, т. е. области IV (рис. 6). На снимках, соотвведенная в настоящей работе классификация типов ветствующих p = 210 и 450 Torr, четко видны характерСВЧ-разряда в квазиоптических ЭМ-пучках справедлива ные плазменные синусоиды с отростками, формирующие не только при его горении в воздухе.

объемную структуру разрядов данного типа. Для всех Проведенные исследования позволяют при разработразрядов этой серии характерно испарение поверхности ке практических устройств, использующих выбранный инициирующего их ЭМ-вибратора, что свидетельствует тип СВЧ-разряда в воздухе, задавать необходимые для об энергетической эффективности взаимодействия разего реализации параметры. Они формулируют вопрос ряда с ЭМ-полем.

об определении областей реализации введенных типов Разряд при p = 60 Torr, как следует из рис. 6, лежит такого разряда и в других газах. Приведенные в настона границе между подкритическим, при E0 < Ethres, и ящей работе результаты могут быть использованы при глубоко подкритическим, при E0 Ecr, стримерными построении адекватных физических моделей введенных разрядами. Разряд же при p = 760 Torr находится уже в типов СВЧ-разряда.

области глубоко подкритических стримерных разрядов.

По рис. 6 этому экспериментальному значению поля Eи давлениювоздуха p соответствует точка, находящаяся Список литературы правее линии 3, т. е. области V.

[1] Грачев Л.П., Есаков И.И., Мишин Г.И., Никитин М.Ю.

и др. // ЖТФ. 1985. Т. 55. Вып. 2. С. 389–391.

Заключение [2] Грачев Л.П., Есаков И.И., Мишин Г.И. и др. // ЖТФ. 1994.

Т. 64. Вып. 1. С. 74–88.

Таким образом, в исследованном диапазоне длин [3] Бровки В.Г., Колесниченко Ю.Ф. // Радиофизика. М., 1991.

волн ЭМ-поля введенная классификация типов элек- С. 71–79.

[4] Вихарев А.Л., Голубев С.В., Еремин Б.Г. и др. // Радиофитрического СВЧ-разряда в воздухе в квазиоптичезика. М., 1991. С. 93–108.

ском ЭМ-пучке является универсальной. Остается неяс[5] Вихарев А.Л., Гильденберг В.Б., Ким А.В. и др. // Выным, сохранится ли она при существенно больших сокочастотный разряд в волновых полях. Горький, 1988.

или меньших длинах волн. Так, на формирование С. 41–134.

пространственно-развитой структуры стримерного под[6] Голубев С.В., Грицинин С.И., Зорин В.Г. и др. // Высокочакритического разряда, способного отрываться от иницистотный разряд в волновых полях. Горький, 1988. С. 136– атора, существенно влияет электродинамическое резо195.

нансное свойство отдельных участков его плазменных [7] Зарин А.С., Кузовников А.А., Шибков В.М. Свободно каналов, длиной, соизмеримой с /2. При значительном локализованный СВЧ разряд в воздухе. М.: Нефть и газ, выходе за исследованный диапазон длин волн ЭМ-поля 1996. 204 с.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 60 К.В. Александров, Л.П. Грачев, И.И. Есаков, В.В. Федоров, К.В. Ходатаев [8] Esakov I.I., Grachev L.P., Khodataev K.V. et al. // 43rd AIAA Aerospace Sci. Meet. and Exhibit. 10–13 January 2005. Reno, Nevada. Paper AIAA-2005-989.

[9] Грачев Л.П., Есаков И.И., Ходатаев К.В., Цыпленков В.В.

Установка для исследования импульсного безэлектродного СВЧ разряда в газах высокого и среднего давления. М., 1990. 14 с.

[10] Есаков И.И. // Изв. СО АН СССР. Сер. Технич. наук. 1990.

Вып. 1. С. 98–102.

[11] Мак-Доналд А. Сверхвысокочастотный пробой в газах. М.:

Мир, 1969. 212 с.

[12] Грачев Л.П., Есаков И.И., Ходатаев К.В. и др. // Физика плазмы. 1992. Т. 18. Вып. 3. С. 411–415.

[13] Грачев Л.П., Есаков И.И., Мишин Г.И. и др. // ЖТФ. 1995.

Т. 65. Вып. 7. С. 60–67.

[14] Грачев Л.П., Есаков И.И., Ходатаев К.В. // ЖТФ. 1999.

Т. 69. Вып. 11. С. 19–24.

[15] Esakov I.I., Grachev L.P., Khodataev K.V. et al. // 32nd AIAA Plasmadynamics and Lasers Conf. and 4th Weakly Ionized Gases Workshop. 11–14 June 2001. Anaheim, CA. Paper AIAA-2001-2939.

[16] Esakov I.I., Grachev L.P., Bychkov V.L. // 43rd AIAA Aerospace Sci. Meet. and Exhibit. 10–13 January 2005. Reno, Nevada. Paper AIAA-2005-597.

[17] Грачев Л.П., Есаков И.И., Ходатаев К.В. // ЖТФ. 1998.

Т. 68. Вып. 4. С. 33–36.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.