Зажигание самостоятельного Е×В-разряда; «вклад ионов» в понимание процесса

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Определены критические значения напряжения и индукции зажигания для самостоятельного плазменного разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях как на индивидуальных инертных газах, так и на их смесях, как плазмообразующих средах. В качестве параметров, позволивших визуализировать зажигание E×B-разряда, использовались ток ионов и производная индукционного тока разряда. Приведены временны́е характеристики процесса. Обнаружена двойная структура тока ионов (тока разряда) в процессе зажигания. Исходным состоянием рабочей среды для первого скачка разрядного тока является нейтральный газ; для второго — плазма. На распределениях ионов по энергии, полученных в процессе зажигания, выделяется пик ионов, рожденных в прикатодной области, и широкий по энергии спектр, отвечающий разрядному промежутку. Показан различный характер зажигания разряда для пеннинговских пар при изменении роли газа в плазмообразующей смеси: основной или примесь. Установлено, что свойства разряда определяются в числе прочего особенностями формирования распределения электрического потенциала в прикатодном слое.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. A. Строкин

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: strokin85@inbox.ru
Россия, Иркутск

А. В. Ригин

Иркутский национальный исследовательский технический университет

Email: strokin85@inbox.ru
Россия, Иркутск

Список литературы

  1. Brown S.C. Introduction to electrical discharges in gases (John Wiley & Sons, New York, London, Sydney, 1966). Available at: http://experimentationlab.berkeley.edu/sites/default/files/ Electrical-Discharges-In-Gases.pdf)
  2. Raizer Y.P. Gas Discharge Physics (Springer, Berlin, 1991). Available at: https://link.springer.com/book/9783642647604
  3. Gallo C.F. // IEEE Trans. Ind. Appl. 1975. V. IA-13. P. 739. doi: 10.1109/TIA.1975.349370
  4. Baranov O., Bazaka K., Kersten H., Keidar M., Cvelbar U., Xu S., Levchenko I. // Appl. Phys. Rev. 2017. V. 4. Р. 041302. doi: 10.1063/1.5007869
  5. Liu W., Zhang G., Jin C., Xu Y., Nie Y., Shi X., Sun J., and Yang J. // Appl. Phys. Lett. 2022. V. 121. Р. 073301. doi: 10.1063/5.0092988
  6. Abolmasov S.N. // Plasma Sourc. Sci. Technol. 2012. V. 21. Р. 035006. doi: 10.1088/0963-0252/21/3/035006
  7. Michiels M., Leonova K., Godfroid T., Snyders R., and Britun N. // Appl. Phys. Lett. 2022. V. 121. Р. 051603. doi: 10.1063/5.0096128
  8. Goebel D.M. and Katz I. FundamenAALs of Electric Propulsion: Ion and Hall Thrusters (John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, 2008). Available at: https://descanso.jpl.nasa.gov/SciTechBook/series1/Goebel_cmprsd_opt.pdf.
  9. Keidar M. // Plasma Sourc. Sci. Technol. 2015. V. 24. Р. 033001. doi: 10.1088/0963-0252/24/3/033001
  10. Keidar М. and Robert E. // Phys. Plasmas. 2015. V. 22. Р. 121901. doi: 10.1063/1.4933406
  11. Xu Z., Lan Y., Ma J., Shen J., Han W., Shuheng H.U., Chaobing Y.E., Wenhao X.I., Zhang Y., Yang C., Zhao X., Cheng C. // Plasma Sci. Technol. 2020. V. 22. Р. 103003. doi: 10.1088/2058-6272/ab9ddd
  12. Townsend J.S. // J. Sci., Ser. 6. 1913. V. 26. P. 730. doi: 10.1080/14786441308635017
  13. Townsend J.S., Gill E.W.B. // J. Sci. Ser. 7. 1938. V. 26. P. 290. doi: 10.1080/14786443808562125
  14. Blevin H.A., Haydon S.C. // Aust. J. Phys. 1958. V. 11. P. 18. doi: 10.1071/PH580018
  15. Valle G. // Nuovo Cimento. 1950. V. 7. P. 174. doi: 10.1007/BF02781871
  16. Heylen A.E.D., Eng C. // IEE Proc. 1980. V. 127. P. 221. doi: 10.1049/ip-a-1.1980.0034
  17. Nikulin S.P. // Tech. Phys. 1998. V. 43. P. 795. doi: 10.1134/1.1259092
  18. Ellison C.L., Raitses Y., Fisch N.J. // IEEE Trans. Plasma Sci. 2011. V. 39. P. 2950. doi: 10.1109/TPS.2011.2121925
  19. Penning F.M. // Naturwiss. 1927. V. 15. P. 818. doi: 10.1007/BF01505431
  20. Penning F.M. // Z. Phys. 1929. V. 57. P. 723. doi: 10.1007/BF01340651
  21. Penning F.M. // Physica. 1934. V. 1. P. 1028. doi: 10.1016/S0031-8914(34)80297-2
  22. Strokin N.A., Bardakov V.M. // Plasma Phys. Rep. 2019. V. 45. P. 46. doi: 10.1063/1.4846898
  23. Bardakov V.M., Ivanov S.D., Kazantsev A.V., Strokin N.A. // Rev. Sci. Instrum. 2015. V. 86. 053501. doi: 10.1063/1.4920998
  24. Bardakov V.M., Ivanov S.D., Kazantsev A.V., Strokin N.A. // Instrum. Exp. Tech. 2015. V. 58. No. 3. P. 359. doi: 10.1134/S0020441215030045
  25. Lai S.T. // AIP Adv. 2020. V. 10. Р. 095324. doi: 10.1063/5.0014266
  26. Ohayon B., Wahlin E., Ron G. // J. Instrum. 2015. V. 10. Р. 03009. doi: 10.1088/1748-0221/10/03/P03009

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (а) — Схема разрядного промежутка УАС; (б) — пример распределения радиальной компоненты индукции магнитного поля вдоль разрядного промежутка; d = 6 мм; D = 10 мм; Н ≈ 14 мм — область эмиссии электронов с поверхности катода

Скачать (155KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Неон, скорость напуска q = 120 sccm, Uig = 840 В, Big = 0.24 Тл; кривая 1 — сигнал с пояса Роговского; 2 — сигнал с ионного датчика; масштаб по оси времени M = 250 мкс/дел

Скачать (158KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Левые ветви кривых зажигания E×B-разряда в УАС при Uig ≈ 840 В: (а) – 1 — Kr (q = 5 sccm), 2 — Ar (q = 10 sccm), 3 — Ne (q = 60 sccm), 4 — Ne (q = 50 sccm); (б) – 1 — Kr, 2 — Ar, 3 – Ne. Здесь и далее на всех рисунках параметр q выражен в единицах sccm (стандартные кубические сантиметры в минуту при плотности, определяемой стандартными условиями для температуры и давления)

Скачать (135KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Левые ветви кривых зажигания: 1 — Ne (q = 60 sccm) плюс Kr, скорость напуска которого изменялась (q — var); 2 — Ne (q = 60 sccm) + Ar (q — var); Uig ≈ 825 В

Скачать (54KB)
Метаданные
6. Рис. 5. (а) — набор левых ветвей кривых зажигания для смесей аргона, криптона и неона: кривая 1 — Kr (q = 3 sccm) + Ne (q = 30 sccm); 2 — Ar (q = 5 sccm) + Ne (q = 30 sccm); 3 — Kr (q = 3 sccm) + Ar (q = 3 sccm) + Ne (q = 40 sccm); (б) — зависимости Big = f(q): 1 — Kr (q = 7 sccm) + Ne (q — var); 2 — Ar (q = 10 sccm) + Ne (q — var); Uig ≈ 830 В

Скачать (121KB)
Метаданные
7. Рис. 6. (а) — ионный ток в процессе зажигания Е×В-разряда: аргон (q = 5 sccm), dUЭЗП/dt = 2 В/30 мс, Uig = 940 В, ВIig = 0.145 Тл, ВIIig = 0.172 Тл; b — Big = f(Uig) для смеси Kr (q = 4 sccm) + Ne (q = 50 sccm): 1 — режим I (зажигание газ → плазма), 2 — режим II (зажигание плазма → плазма); (б) — Big = f(Uig) для Ne (q = 70 sccm): кривая 1 — газ–плазма (режим I), 2 — плазма–плазма (режим II)

Скачать (142KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Потенциал плазмы в прикатодной области, аргон: (а) — Р = 9 ⋅ 10–5 Торр, Ud = 1160 В; (б) — 1 — BK = 0.427 Тл, Ud = 1160 В; 2 — BK = 0.45 Тл, Ud = 670 В

Скачать (115KB)
Метаданные
9. Рис. 8. (а) — ток ионов с коллектора ЭЗП; (б) — энергетический спектр ионов. Uig = 800 В, Big = 0.184 Тл; аргон, q = 12 sccm; dUЭЗП/dt = 10 В / 20 мс

Скачать (136KB)
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».