WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

пространения волны размножения фона [9,10] (см. такd const же [3,11,12]). Этот механизм не зависит от направ, ления вектора напряженности поля. Ввиду того что d 1 + sin1 напряженность поля вблизи потенциального электрода больше, разряд начинается с потенциального электрода. где — кинетическая энергия налетающего на нейтрал Расширение разряда связано с расхождением силовых электрона, 1 = — некоторая характеристическая 8mrлиний при удалении от потенциального электрода.

энергия.

Рентгеновское излучение порождается быстрыми Это выражение основано на борновском приближении электронами, ускоряющимися вблизи поверхности элекдля потенциала Юкавы V (r) =V0 exp(-r/r0). Для азота трода (или плазменного образования) с малым радиусом положено 1 = 2eV. Ранее в работах [17–20] исполькривизны. Быстрые электроны бегут впереди волны зовалось выражение из работы [21], дающее неверную размножения в том случае, когда подается отрицатель- асимптотику для больших углов рассеяния и больших ное напряжение. В ходе столкновений, существенно скоростей налетающего электрона.

изменяющих направление их скорости, излучаются рент- Прослеживались координаты и импульсы группы сагеновские кванты. Это объясняет объемный характер мых быстрых электронов. В процессе моделирования рентгеновского излучения. В случае положительного отслеживалось общее число электронов n. Если это потенциала впереди волны размножения нет быстрых число на некотором временном шаге превышало заданэлектронов и соответственно не наблюдается рентге- ное значение nmax, то выполнялась процедура отбрасыновского излучения. По-видимому, небольшого количе- вания части медленных электронов, так, чтобы число ства фоновых электронов оказывается достаточно для оставшихся было равно nmin. Оставлялись электроны возникновения волны размножения при любом знаке с максимальными значениями проекции импульса на потенциала. направление поля. Перед отбрасыванием вычислялись Жесткое рентгеновское излучение регистрируется в и запоминались средние значения координаты вдоль условиях, когда формируется электронный пучок. Этот поля l1, энергии 1 и импульса p1, а также уточнялось 5 Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 68 И.Д. Костыря, В.Ф. Тарасенко, А.Н. Ткачев, С.И. Яковленко распределение электронов по полной энергии F1() и проекция импульса на направление поля по всем рассматриваемым электронам F1p(px). После отбрасывания вычислялись и запоминались средние координаты l2, энергии 2 и импульса p2, а также уточнялось распределение электронов по полной энергии F2() и по проекции импульса на направление поля по всем электронам в группе быстных электронов F2p(px). Далее рассматривалось движение и размножение этих быстрых электронов, пока n < nmax.

Результаты расчетов. Была проведена серия расчетов с целью исследования параметров установившегося движения групп быстрых электронов как функция напряженности электрического поля E. Давление p полагалось 1 atm (N 2.5 · 1019 cm-3 при комнатной температуре). Было положено nmax = 2000, nmin = 1000.

Расчеты показали, что при E/p < 170 kV/cm · atm группы быстрых электронов не испытывают постоянного ускорения. За сравнительно короткое время порядка обратной частоты ионизации t 1/i устанавливается некоторое постоянное значение как скорости, так и энергии. При этом среднее значение координаты x для всех электронов l1 и для наиболее быстрых электронов lпрактически не отличалось l = l1 l2. Это объясняется малой величиной ионизационного пробега (обратного коэффициента Таунсенда 1/i), по сравнению со средней координатой l, так что новые электроны оказываются недалеко от электронов, их породивших. Действительно, при прохождении расстояния l возникает много актов ионизации: il 1, i 1. Соответственно одинакова установившаяся скорость движения центров тяжести всех электронов и наиболее быстрых электронов = 1 2.

При E/p > 170 kV/cm · atm характер движения электронов радикально меняется. Средняя энергия электронов неограниченно растет со временем, а скорость вырастает до скорости света. Иначе говоря, имеет место Рис. 5. Зависимость установившихся средних значений скорежим убегания электронов.

рости движения быстрых электронов = 1 2 (a) и устаУстановившиеся значения средних скоростей и новившихся значений средней энергии 1, 2 (b) для азота от энергий 1, 2 электронов представлены на рис. 5. Вид- приведенной напряженности поля E/ p. ud — дрейфовая сконо, что скорости и энергии группы быстрых электро- рость электронов лавины; — средняя энергия электронов лавины (по данным [3,12,18]).

нов начинают заметно превышать значения дрейфовой скорости ud и средней энергии электронов в лавине [3,12,18] в азоте при E/p > 100 kV/cm · atm. При E/p > 170 kV/cm · atm средняя скорость устанавливаетпреобладают более быстрые электроны F2p(px ) (2-й ся близкой к скорости света, но среднее значение группы). Начиная с E/p > 80 kV/cm · atm асимметрия энергии неограниченно растет.

распределения становится более явно выраженной, а Для того чтобы непосредственно продемонстрировать электроны 2-й группы преобладают лишь в „хвосте“ роль лобовых столкновений, разворачивающих направпри положительных значениях проекции импульса. При ление движения электронов, были проведены расчеты E/p > 170 kV/cm · atm распределение не устанавливаетфункции распределения электронов по проекции имся. Отметим, что при использовании выражения рабопульса на направление поля F1p(px), F2p(px) и по полной ты [21] для распределения по углам электрона, расэнергии F1(), F2(). Расчеты показывают, что при не сеянного на атоме, приводит к тому, что убегающих очень больших полях (E/p < 40 kV/cm · atm) распре- (постоянно набирающих энергию электронов) не возниделение близко к гауссову. При E/p < 80 kV/cm · atm кает даже при больших значениях E/p. Это связано с распределение F1p(px ) остается близким к симмет- некорректностью этого выражения для больших энергий ричному, но при положительных проекциях импульса электронов.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. Рентгеновское излучение при формировании объемных разрядов... Наличие большого числа электронов с отрицательной [4] Tarasenko V.F., Skakun V.S., Kostyrya I.D., Alekseev S.B., Oklovskii V.M. // Laser and Particle Beams. 2004. Vol. 22.

проекцией импульса на направление поля говорит о N1. P. 75–82.

большой роли лобовых столкновений. Иначе говоря, [5] Алексеев С.Б., Губанов В.П., Орловский В.М., Скалобовые столкновения определяют тот факт, что средняя кун В.С., Тарасенко В.Ф. // ДАН. 2004. Т. 398. № 5. С. 611– скорость группы быстрых электронов постоянна при 614.

E/p < 170 kV/cm · atm. Лобовые столкновения и приво[6] Алексеев С.Б., Губанов В.П., Орловский В.М., Тарадят, по-видимому, к излучению рентгеновских квантов.

сенко В.Ф. // Письма в ЖТФ. 2004. Т. 30. Вып. 20. С. 35–41.

Отметим, что согласно теории, подытоженной в об[7] Костыря И.Д., Тарасенко В.Ф. // Изв. вузов. Физика. 2004.

зоре [22], убегающие электроны могут размножаться.

Т. 47. № 12. С. 94–95.

Однако это происходит на больших длинах ( 50 m в [8] Костыря И.Д., Орловский В.М., Тарасенко В.Ф., Ткаатмосфере азота) и не может играть существенной роли чев А.Н., Яковленко С.И. // ЖТФ. 2005. Т. 75. Вып. 7.

в рассматриваемых условиях. С. 65–69.

[9] Яковленко С.И. // Письма в ЖТФ. 2004. Т. 30. Вып. 9.

С. 12–20.

Выводы [10] Яковленко С.И. // ЖТФ. 2004. Т. 34. Вып. 9. С. 47–54.

[11] Яковленко С.И. // Письма в ЖТФ. 2005. Т. 31. Вып. 4.

Таким образом, показано, что при использовании С. 76–82.

наносекундных импульсов высокого напряжения в широ[12] Tkackev A.N., Yakovlenko S.I. // CEJP. 2004. Vol. 2 (4).

ком диапазоне экспериментальных условий на объемный P. 579–635 (www.cesj.com/physics.html) характер разряда, конструкция электродов и полярность [13] Arnold E., Lonaev M.I., Lisenko A.A., Skakyn V.S., Tarasenko V.F., Tkachev A.N., Shitts D.V., and Yakovlenko S.I. // импульса напряжения не оказывают существенного влиLas. Phys. 2004. Vol. 14. N 6. P. 809–817.

яния. При подаче отрицательных импульсов напряжения [14] Месяц Г.А. // Импульсная энергетика и электроника. М.:

на потенциальный электрод, независимо от его конНаука, 2004. 704 с.

струкции, зарегистрировано как жесткое рентгеновское [15] Яландин М.И., Шпак В.Г. // ПТЭ. 2001. № 3. С. 5–31.

излучение с поверхности анода, так и мягкое рентгенов[16] Тарасенко В.Ф., Орловский В.М., Шунайлов С.А. // Изв.

ское излучение из объема. Показано, что при субнановузов. Физика. 2003. Т. 46. № 3. С. 94–95.

секундной длительности фронта импульса напряжения и [17] Tkachev A.N., Yakovlenko S.I. // Las. Phys. 2002. Vol. 12. N 7.

диффузном характере разряда рентгеновское излучение P. 1022–1028.

наблюдается из ярко светящейся области коронного [18] Ткачев А.Н., Яковленко С.И. // Письма в ЖТФ. 2004. Т. 30.

разряда. Форма разряда между двумя игольчатыми элекВып. 7. С. 14–24.

тродами при большом расстоянии несимметрична, но [19] Ткачев А.Н., Яковленко С.И. // Кр. сообщ. по физ. ФИАН.

конфигурация свечения разряда слабо зависит от знака 2004. № 2. С. 43–51.

[20] Ткачев А.Н., Яковленко С.И. // ЖТФ. 2005. Т. 75. Вып. 4.

потенциала, подаваемого на электрод.

С. 118–121.

Жесткое рентгеновское излучение регистрируется с [21] Surendra M., Graves D.B., Jellum G.M. // Phys. Rev. A. 1990.

поверхности анода в условиях, когда формируется Vol. 41. N 2. P. 1112–1125.

СЛЭП. СЛЭП формируется при выполнении нелокаль[22] Гуревич А.В., Зыбин К.П. // УФН. 2001. Т. 171. № 11б.

ного критерия убегания электронов [3,12], когда плазма, С. 1177–1199.

образующаяся на катоде, подходит к аноду на малое расстояние. Объемное рентгеновское излучение из разрядного промежутка обусловлено наличием группы быстрых электронов, двигающихся впереди волны размножения. Объемный характер рентгеновского излучения обусловлен лобовыми столкновениями этих быстрых электронов с атомами газа.

Итак, экспериментальные факты (в первую очередь — независимость вида разряда от знака напряжения) свидетельствуют о том, что при наносекундном разряде в плотном газе распространение разряда обусловлено размножением фоновых электронов [3,10–12].

Список литературы [1] Тарасова Л.В., Худякова Л.Н. // ЖТФ. 1969. Т. 39. Вып. 8.

С. 1530–1533.

[2] Репин П.Б., Репьев А.Г. // ЖТФ. 2004. Т. 74. Вып. 7. С. 33– 37.

[3] Тарасенко В.Ф., Яковленко С.И. // УФН. 2004. Т. 174. № 9.

С. 953–971.

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.