Столкновение двух плазменных диффузных струй с одинаковой и разной полярностью фронта при давлении воздуха 1 Торр

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В воздухе при давлении 1 торр исследован режим столкновения плазменных диффузных струй (ПДС), состоящих из стримеров красного цвета. ПДС формировались с частотой посылок импульсов напряжения 21 кГц в кварцевой трубке, стартуя от плазмы емкостного разряда, создаваемой импульсами напряжения положительной и отрицательной полярности. Установлено, что при одинаковой полярности импульсов напряжения встречные ПДС в воздухе подавляют излучение друг друга на 2+ и 1+ системах молекулярного азота. Показано, что при разной полярности импульсов напряжения интенсивность свечения в области встречи ПДС существенно увеличивается. Приведены данные о влиянии задержек между включением генераторов различной полярности на спектры излучения ПДС. Установлено, что при увеличении относительной влажности воздуха в спектре излучения появляются линия атомарного водорода Ha, а также полосы молекул гидроксила OH и OH+, спектральная плотность энергии излучения которых соизмерима с плотностью энергии излучения полос второй положительной (2+) системы молекулярного азота.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Ф. Тарасенко

Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: VFT@loi.hcei.tsc.ru
Россия, Томск

Н. П. Виноградов

Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук

Email: VFT@loi.hcei.tsc.ru
Россия, Томск

Е. Х. Бакшт

Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук

Email: VFT@loi.hcei.tsc.ru
Россия, Томск

Д. С. Печеницин

Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук

Email: VFT@loi.hcei.tsc.ru
Россия, Томск

Список литературы

  1. Vasilyak L.M., Kostyuchenko S.V., Kudryavtsev N.N., Filyugin I.V. // Phys. Usp. 1994. V. 37. No. 3. P. 247. doi: 10.1070/PU1994v037n03ABEH000011
  2. Ionikh Y.Z. // Plasma Physics Reports. 2020. V. 46. P. 1015. doi: 10.1134/S1063780X20100049
  3. Lagarkov A.N., Rutkevich I.M. Ionization Waves in Electrical Breakdown of Gases. New York: Springer Verlag, 1994.
  4. 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.
  5. Anikin N.B., Zavialova N.A., Starikovskaia S.M., Starikovskii A.Y. // IEEE Transactions on Plasma Science. 2008. V. 36. No. 4. P. 902. doi: 10.1109/TPS.2008.924504
  6. Huang B., Zhang C., Qiu J., Zhang X., Ding Y., Shao T. // Plasma Sourc. Sci. and Technnol. 2019. V. 28. No. 9. P. 095001. doi: 10.1088/1361-6595/ab3939
  7. Asinovsky E.I., Lagarkov A.N., Markovets V.V., Rutkevich I.M. // Plasma Sourc. Sci. and Technnol. 1994. V. 3. № 4. P. 556.
  8. Xiong Z., Robert E., Sarron V., Pouvesle J.M. and Kushner M.J., 2012. // J. of Physics D: Applied Physics. V. 45. No. 27. P. 275201. doi: 10.1088/0022-3727/45/27/275201
  9. Shishpanov A.I., Ivanov D.O., Kalinin S.A. // Plasma Research Express. 2019. V. 1. № 2. P. 025004. doi: 10.1088/2516-1067/ab1b8d
  10. Tarasenko V., Vinogradov N., Baksht E., Sorokin D. // J. Atmospheric Science Research. 2022. V. 5. Iss. 3. P. 26. doi: 10.30564/jasr.v5i3.4858
  11. Tarasenko V.F., Baksht E.Kh., Vinogradov N.P., Sorokin D.A. // Optics and Spectroscopy. 2022. V. 130. № 12. P. 1490–1507. doi: 10.21883/EOS.2022.12.55234.4014-22
  12. Tarasenko V.F., Baksht E.Kh., Panarin V.A., Vinogradov N.P. // Plasma Physics Reports. 2023. V. 49. № 6. P. 786. doi: 10.1134/S1063780X23700393
  13. Sorokin D.A., Tarasenko V.F., Baksht E.Kh. et al. // Phys. Plasmas. 2023. V. 30. Art. no. 083515. doi: 10.1063/5.0153509
  14. Luque A. // J. of Geophysical Research: Atmospheres. 2017. 122. № 19. P. 10, 497. https://doi.org/10.1002/2017JD027157
  15. Köhn C., Chanrion O., Neubert T. // J. Geophysical Research: Space Physics. 2019. V. 124. № 4. P. 3083. https://doi.org/10.1029/2018JA025972
  16. Stenbaek‐Nielsen H.C., McHarg M.G., Haaland R., Luque A. // J. of Geophysical Research: Atmospheres. 2020. V. 125. P. e2020JD033170. https://doi.org/10.1029/2020JD033170
  17. Garnung M.B., Celestin S., Farges T. // J. Geophysical Research: Space Physics. 2021. V. 126. № 6. P. e2020JA028824. https://doi.org/10.1029/2020JA028824
  18. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащиты. М.: Физматлит, 2001. 320 с.
  19. Bogatov N.A., Syssoev V.S., Sukharevsky D.I., Orlov A.I., Rakov V.A., Mareev E.A. // J. of Geophysical Research: Atmospheres. 2022. V. 127. P. e2021JD035870. https://doi.org/10.1029/2021JD035870
  20. March V., Montanyа J. // Geophysical Research Letters. 2010. V. 37. P. L19801. https://doi.org/10.1029/2010GL044543
  21. Dwyer J.R., Uman M.A. // Physics Reports. 2014. V. 534. № 4. P. 147. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2013.09.004
  22. Kochkin P.O., van Deursen A.P.J., Ebert U. // J. Physics D.: Applied Physics. 2015. V. 48. P. 025205. https://doi.org/10.1088/0022-3727/48/2/025205
  23. Da Silva C.L., Millan R.M., McGaw D.G., Yu C.T., Putter A.S., LaBelle J., Dwyer J. // Geophysical Research Letters. 2017. V. 44. No. 11. P. 174. https://doi.org/10.1002/2017GL075262
  24. Panchenko A.N., Sorokin D.A., Tarasenko V.F. // Progress in Quantum Electronics. 2021. V. 76. P. 100314. https://doi.org/10.1016/j.pquantelec.2020.100314
  25. Beloplotov D.V., Tarasenko V.F., Shklyaev V.A., Sorokin D.A. // J. of Physics D: Applied Physics. 2021. V. 54. No. 30. P. 304001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/abfddc
  26. Nijdam S., Teunissen J., Ebert U. // Plasma Sourc. Sci. and Technnol. 2020. V. 29. № 10. P. 103001. doi: 10.1088/1361-6595/abaa05
  27. Stenbaek-Nielsen H.C., Kanmae T., McHarg M.G., Haaland R. // Surv. Geophys. 2013. V. 34. P. 769. https://doi.org/10.1088/1361-6595/abaa05
  28. Raether H. Electron Avalanches and Breakdown in Gases. London: Butterworths, 1964.
  29. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. Долгопрудный: Интеллект, 2009. 736 с.
  30. Starikovskiy A.Yu, Aleksandrov N.L., Shneider M.N. // J. Applied Physics. 2021. V. 129. P. 063301. https://doi.org/10.1063/5.0037669
  31. Babaeva N.Yu., Naidis G.V. // J. Physics D.: Applied Physics 2021. V. 54. P. 223002. https//doi.org/10.1088/1361-6463/abe9e0

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема экспериментальной установки для изучения столкновений ПДС, инициируемых емкостным разрядом, которые имели фронт как одинаковой полярности, так и противоположной. 1 — трубка из кварца; 2 — высоковольтный электрод, соединенный с генератором U1 и делителем напряжения (R2–R3); 3 — электрод, заземленный через шунт R1 и соединенный с генератором U1; 4 — электрод, заземленный через шунт R1* и соединенный с генератором U2; 5 — высоковольтный электрод, соединенный с генератором U2 и делителем напряжения (R4–R5)

Скачать (104KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Импульсы тока и напряжения при включении двух генераторов отрицательной (U1) и положительной (U2) полярности без задержки между импульсами напряжения (а), с задержками ≈ 1.25 (б) и ≈ 1.85 мкс (в), а также при включении одного генератора U1. Давление воздуха p = 1 Торр, частота следования импульсов f = 21 кГц. |U1| ≈ |U2| ≈ 7 кВ

Скачать (338KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фотографии ПДС (см. соответствующие осциллограммы для них на рис. 2а), которые приведены после коррекции яркости и контраста изображения (а) и без коррекции (б), а также фотография ПДС без коррекции изображения, которая получена при включении одного генератора U2 с положительной полярностью (в). Обозначения 1–5 соответствуют подписи к рис. 1. 6 — делители AKTAKOM. Экспозиция фотографий 0.25 с. Давление воздуха p = 1 торр, частота посылок импульсов f = 21 кГц. Полярность генератора U1 отрицательная, U2 — положительная. |U1| ≈ |U2| ≈ 7 кВ

Скачать (154KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Фотографии ПДС, инициируемых емкостным разрядом между электродами 2 и 3 от генератора U1 и между электродами 4 и 5 от генератора U2, полученные в режиме с импульсами напряжения одинаковой положительной полярности без коррекции яркости и контраста изображения при экспозиции 0.25 с (а), а также после двух уровней коррекции изображения той же фотографии (б) и (в). 2 и 5 — высоковольтные электроды, 3 и 4 — заземленные электроды. Стрелками показаны места установки световодов от спектрометра и ФЭУ. С1 — между электродами 3 — 4 на расстоянии 33 см от правого края электрода 3 и левого края электрода 4; С2 — на расстоянии 50 см от правого края электрода 3 и 16 см от левого края электрода 4; С3 — в центре между электродами 4–5. Световоды собирали излучение из области трубки шириной 1, остальная ее часть закрывалась черным экраном. Давление воздуха p = 1 Торр, f = 21 кГц. U1 ≈ U2 ≈ +7 кВ

Скачать (109KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Спектры излучения ПДС из области между электродами 4 и 5, отмеченной стрелкой С3 на рис. 4, при различной полярности генераторов и их одновременном запуске (а), а также при задержке включения генератора U1 на 1.25 мкс (б). 2+ — область спектра с наиболее интенсивными полосами второй положительной системы азота, в там числе 337.1 и 315.9 нм; 308.2 и 312.6 нм — максимумы полос молекул OH+ и OH с красным оттенением; Hα — линия атомарного водорода с длиной волны 656.3 нм, 1+ — область спектра с наиболее интенсивными полосами первой положительной системы азота. Давление воздуха p = 1 Торр, U1 = –7 кВ, U2 = +7 кВ. Экспозиции 3 с (а) и 20 с (б)

Скачать (142KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Спектр излучения ПДС из области С1 между электродами 3 и 4 при различной полярности генераторов и задержке включения генератора U1 на 830 нс (а), а также осциллограммы тока и напряжения для этого режима (б). 2+ — область спектра с наиболее интенсивными полосами второй положительной системы азота; 308.2 и 312.6 нм — полосы молекул OH+ и OH с красным оттенением; Hα — линия атомарного водорода с длиной волны 656.3 нм, 1+ — область с наиболее интенсивными полосами первой положительной системы азота. Давление воздуха p = 1 Торр, U1 = –7 кВ, U2 = +7 кВ. Экспозиции 20 с (а)

Скачать (156KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Осциллограммы импульса напряжения U с генератором +U2 и мощностей излучения P1, P2 и P3, которые регистрировалась ФЭУ при включении двух генераторов (–U1 и +U2) разной полярности, соответственно из областей С1, С2 и С3 (см. рис. 4а) (а), а также максимальные мощности излучения P1, P2 и P3 из областей С1, С2, и С3 соответственно, с одновременным включения как двух генераторов (–U1 и +U2) — 1, (+U1 и +U2) — 3, так и одного (–U2) — 2 (б). Цифры 1, 2 и 3 показаны на оси абсцисс. Давление воздуха p = 1 Торр, f = 21 кГц. |U1| ≈ |U2| ≈ 7 кВ

Скачать (154KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».