FEATURES OF ELECTRON RUNAWAY IN A GAS GAP WITH A CONICAL CATHODE

N. M. Zubarev; Зубарев Н. М.; O. V. Zubareva; Зубарева О. В.; M. I. Yalandin; Яландин М. И.

doi:10.31857/S2686740023050140

ОСОБЕННОСТИ УБЕГАНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В ГАЗОВОМ ПРОМЕЖУТКЕ С КОНИЧЕСКИМ КАТОДОМ

Авторы: Зубарев Н.М.¹^,2, Зубарева О.В.¹, Яландин М.И.¹^,2
Учреждения:
1. Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук
2. Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук
Выпуск: Том 512, № 1 (2023)
Страницы: 5-10
Раздел: ФИЗИКА
URL: https://bakhtiniada.ru/2686-7400/article/view/232954
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686740023050140
EDN: https://elibrary.ru/RWLSGH
ID: 232954

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Анализируются условия и динамика убегания электронов в газовом промежутке с неоднородным распределением электрического поля, обусловленным использованием конического катода. Выявлены существенные отличия в поведении электронов при углах раствора конуса больших и меньших порогового значения в 98.6 градуса. Для слабо-неоднородного распределения поля (конусы с превышающими порог углами) электроны непрерывно ускоряются во всем промежутке. В сильно-неоднородном поле (конусы со сравнительно малыми углами раствора) электроны могут достигать максимальной энергии внутри промежутка, а в прианодной области начать тормозиться. При этом они попадают на анод с высокими энергиями, сопоставимыми с работой электрического поля. Такое различие приводит к необходимости использования различных критериев убегания свободных электронов в газовом промежутке.

Ключевые слова

убегающие электроны, конический катод, газовый диод, неоднородное электрическое поле, импульсный пробой

Список литературы

Dreicer H. Electron and ion runaway in a fully ionized gas // Phys. Rev. 1959. V. 115. № 2. P. 238–249. https://doi.org/10.1103/PhysRev.115.238
Гуревич А.В. К теории эффекта убегающих электронов // ЖЭТФ. 1960. Т. 39. № 5. С. 1296–1307.
Станкевич Ю.Л., Калинин В.Г. Быстрые электроны и рентгеновское излучение в начальной стадии развития импульсного искрового разряда в воздухе // ДАН СССР. 1967. Т. 177. № 1. С. 72–73.
Месяц Г.А., Бычков Ю.И., Кремнев В.В. Импульсный наносекундный электрический разряд в газе // УФН. 1972. Т. 107. № 6. С. 201–228. https://doi.org/10.3367/UFNr.0107.197206b.0201
Бабич Л.П., Лойко Т.В., Цукерман В.А. Высоковольтный наносекундный разряд в плотных газах при больших перенапряжениях, развивающийся в режиме убегания электронов // УФН. 1990. Т. 160. № 7. С. 49–82. https://doi.org/10.3367/UFNr.0160.199007b.0049
Месяц Г.А., Яландин М.И., Реутова А.Г., Шарыпов К.А., Шпак В.Г., Шунайлов С.А. Пикосекундные пучки убегающих электронов в воздухе // Физика плазмы. 2012. Т. 38. № 1. С. 34–51.
Naidis G.V., Tarasenko V.F., Babaeva N.Yu., Lomaev M.I. Subnanosecond breakdown in high-pressure gases // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. V. 27. № 1. P. 013001. https://doi.org/10.1088/1361-6595/aaa072
Mesyats G.A., Yalandin M.I., Zubarev N.M., Sadykova A.G., Sharypov K.A., Shpak V.G., Shunailov S.A., Ulmasku-lov M.R., Zubareva O.V., Kozyrev A.V., Semeniuk N.S. How short is the runaway electron flow in an air electrode gap? // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 116. № 6. P. 063501. https://doi.org/10.1063/1.5143486
Бабич Л.П., Лойко Т.В., Родигин А.В. Излучение Вавилова−Черенкова субнаносекундного импульса убегающих электронов, генерируемого разрядом в открытой атмосфере // ДАН. 2014. Т. 457. № 6. С. 646–649.
Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г., Белоплотов Д.В., Козырев А.В. Свечение полиметилметакрилата под воздействием пучков убегающих электронов, формируемых в газовом диоде // ДАН. 2016. Т. 471. № 2. С. 150–153.
Яландин М.И., Соломонов В.И., Спирина А.В., Шунайлов С.А., Шарыпов К.А., Макарова А.С., Лип-чак А.И. Специфика импульсной катодолюминесценции при возбуждении электронным пучком наносекундной и субнаносекундной длительности // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2023. Т. 508. С. 19–26. https://doi.org/10.31857/S2686740023010121
Лисенков В.В., Иванов С.Н., Мамонтов Ю.И., Тихонов И.Н. Численное исследование убегания электронов в усиленном поле около микроострия // ЖТФ. 2018. Т. 88. № 12. С. 1912–1915. https://doi.org/10.21883/JTF.2018.12.46798.68-18
Bakhov K.I., Babich L.P., Kutsyk I.M. Temporal characteristics of runaway electrons in electron-neutral collision-dominated plasma of dense gases. Monte Carlo calculations // IEEE Trans. Plasma Sci. 2000. V. 28. № 4. P. 1254–1262. https://doi.org/10.1109/27.893314
Peterson L.R., Green A.E.S. The relation between ionization yields, cross sections and loss functions // J. Phys. B: At. Mol. Phys. 1968. V. 1. № 6. P. 1131–1140. https://doi.org/10.1088/0022-3700/1/6/317
Mesyats G.A., Osipenko E.A., Sharypov K.A., Shpak V.G., Shunailov S.A., Yalandin M.I., Zubarev N.M. An ultra-short dense paraxial bunch of sub-relativistic runaway electrons // IEEE Electron Device Lett. 2022. V. 43. № 4. P. 627–630. https://doi.org/10.1109/LED.2022.3155173
Yalandin M.I., Sadykova A.G., Sharypov K.A., Shpak V.G., Shunailov S.A., Zubareva O.V., Zubarev N.M. Features of the secondary runaway electron flow formed in an elongated, atmospheric pressure air gap // Phys. Plasmas. 2020. V. 27. P. 103505. https://doi.org/10.1063/5.0024785
Тарасенко В.Ф., Белоплотов Д.В., Сорокин Д.А. Длительность пучка убегающих электронов при субнаносекундном фронте импульса напряжения // ЖТФ. 2022. Т. 92. № 5. С. 694–703. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.05.52373.317-21
Zubarev N.M., Yalandin M.I., Mesyats G.A., Baren-golts S.A., Sadykova A.G., Sharypov K.A., Shpak V.G., Shunailov S.A., Zubareva O.V. Experimental and theoretical investigations of the conditions for the generation of runaway electrons in a gas diode with a strongly nonuniform electric field // J. Phys. D: Appl. Phys. 2018. V. 51. P. 284003. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aac90a
Тарасенко В.Ф., Бакшт Е.Х., Белоплотов Д.В., Бураченко А.Г., Костыря И.Д., Ломаев М.И., Рыбка Д.В., Сорокин Д.А. О параметрах пучков убегающих электронов и об электронах с “аномальной” энергией при субнаносекундном пробое газов атмосферного давления // Письма в ЖЭТФ. 2015. Т. 102. № 6. С. 388–392. https://doi.org/10.7868/S0370274X1518006X
Bethe H. Zur theorie des durchgangs schneller korpuskularstrahlen durch materie // Ann. Phys. 1930. V. 397. № 3. P. 325–400. https://doi.org/10.1002/andp.19303970303
Taylor G.I. Disintegration of water drops in an electric field // Proc. R. Soc. London, Ser. A. 1964. V. 280. № 1382. P. 383–397. https://doi.org/10.1098/rspa.1964.0151
Зубарев Н.М. Формирование конических острий на поверхности жидкого металла в электрическом поле // Письма в ЖЭТФ. 2001. Т. 73. № 10. С. 613–617.
Yatom S., Shlapakovski A., Beilin L., Stambulchik E., Tskhai S., Krasik Y.E. Recent studies on nanosecond-timescale pressurized gas discharges // Plasma Sources Sci. Technol. 2016. V. 25. № 6. P. 064001. https://doi.org/10.1088/0963-0252/25/6/064001
Zubarev N.M., Kozhevnikov V.Yu., Kozyrev A.V., Mesyats G.A., Semeniuk N.S., Sharypov K.A., Shunai-lov S.A., Yalandin M.I. Mechanism and dynamics of picosecond radial breakdown of a gas-filled coaxial line // Plasma Sources Sci. Technol. 2020. V. 29. № 12. P. 125008. https://doi.org/10.1088/1361-6595/abc414
Ivanov S.N., Lisenkov V.V., Mamontov Yu.I. Streak investigations of the dynamics of subnanosecond discharge developing in nitrogen at a pressure of 6 atm with the participation of runaway electrons // Plasma Sources Sci. Technol. V. 30. № 7. P. 075021. https://doi.org/10.1088/1361-6595/abf31f