Микроструктура импульсных разрядов в воздухе

 

Тренькин А. А.

Микроструктура импульсных разрядов в воздухе.

Монография. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2022

 

Представлены результаты исследований высоковольтных разрядов наносекундного и микросекундного диапазонов длительности в воздухе атмосферного давления: бесстримерного, искрового, диффузного и барьерного. Основное внимание сосредоточено на изучении пространственной структуры разных типов разрядов, при этом связующей нитью является наличие микроструктуры, когда разряд реализуется в виде совокупности большого количества каналов (филаментов) микронного диаметра. Вместе с тем, взаимоувязанным в рассмотрении оказывается широкий круг газоразрядных процессов, включающих плазменные, газодинамические, радиационные. Изложены экспериментальные данные и описаны физические модели, позволяющие объяснить основные наблюдаемые явления. Проведены аналогии с процессами формирования упорядоченных структур различной физической природы.
Книга ориентирована на научно-технических работников в области физики газового разряда и импульсной электрофизики, а также студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие автора
Введение
1. Экспериментальные исследования пространственной структуры разрядов

1.1. Бесстримерный разряд наносекундного диапазона в однородном электрическом поле
1.1.1. Оборудование и методики
1.1.2. Результаты и их обсуждение
1.2. Искровой разряд наносекундного диапазона в однородном электрическом поле
1.3. Искровой разряд микросекундного диапазона в промежутке острие-плоскость
1.3.1. Микроструктура областей воздействия разряда на поверхность плоского электрода
1.3.1.1. Оборудование и методики
1.3.1.2. Электрод из висмута
1.3.1.3. Электрод из алюминиевого сплава
1.3.1.4. Электрод из нержавеющей стали
1.3.1.5. Электрод из меди
1.3.2. Динамика разрядных процессов в межэлектродном промежутке
1.3.2.1. Оборудование и методики
1.3.2.2. Микроканальная структура разряда и его развитие
1.3.2.3. Формирование микроканальной структуры
1.3.2.4. Прикатодные ударные волны
1.3.2.5. Полусферические ударные волны
1.3.2.6. Исследование влияния предварительной ионизации на микроструктуру разряда
1.4. Диффузный разряд в геометрии острие-плоскость
1.4.1. Разряд микросекундной длительности
1.4.2. Разряд наносекундного диапазона длительности
1.5. Многоканальный диффузный разряд в трехэлектродной системе, генерация высокоэнергетичных электронов и рентгеновского излучения
1.5.1. Оборудование и методики
1.5.2. Результаты и их обсуждение
1.6. Импульсный и импульсно-периодический барьерный разряд в однородном и резко неоднородном электрических полях
1.6.1. Разряд в однородном промежутке
1.6.1.1. Оборудование и методики
1.6.1.2. Результаты и их обсуждение
1.6.2. Разряд в промежутке острие-плоскость
1.6.3. Разряд в промежутке двугранного угла
1.6.3.1. Оборудование и методики
1.6.3.2. Результаты и их обсуждение

2. Физические модели процессов в разрядах

2.1. Формирование микроканальной структуры
2.1.1. Неустойчивость электронной лавины
2.1.2. Энергетическое рассмотрение распада лавины
2.1.3. Формирование микроструктуры бесстримерного и высоковольтного искрового разрядов в однородной геометрии
2.1.4. Формирование самоподобной пространственной структуры
2.1.5. Формирование микроструктуры в резко неоднородной геометрии
2.2. Электрические поля в скоплениях микроканалов и возможность существования их компактных групп
2.3. Генерация высокоэнергетичных электронов в многоканальном диффузном разряде
2.3.1. Ввод энергии и разогрев газа в микроканалах
2.3.2. Тепловое расширение микроканалов и снижение плотности газа
2.3.3. Убегание электронов в микроканалах с пониженной плотностью газа
2.3.4. Динамика системы микроканалов и генерация высокоэнергетичных электронов
2.4. Динамика электронов во фрактальных системах ветвящихся газоразрядных каналов при различных режимах их радиального расширения
2.5. Перемыкание газоразрядных промежутков микроструктурированными каналами и их ускорение
2.6. Расчетно-теоретический анализ процессов в микроструктурированном искровом разряде
2.6.1. Параметры плазмы в микроканалах
2.6.2. Динамика радиального расширения искры
2.6.3. Плазменные и газодинамические приэлектродные процессы
2.7. Формирование пространственной структуры высоковольтного импульсно-периодического барьерного разряда в промежутке двугранного угла

3. Аналогии процессов формирования упорядоченных структур различной физической природы

3.1. Молния
3.2. Крупномасштабная структура Вселенной
3.3. Промежуточное состояние сверхпроводников
3.4. Множественная филаментация лазерного излучения
3.5. Торнадо
3.6. Образование вязких пальцев
3.7. Объекты живой природы

Заключение
Список литературы