Features of the cathode plasma formation at the initial stage of a nanosecond spark discharge in air

Abstract

Nanosecond discharges at atmospheric pressure have a wide range of applications. The features of a nanosecond spark discharge formation strongly depend on the discharge gap geometry and the applied voltage. The present paper contains the results of near-electrode processes investigation at the initial stage of a spark discharge in air in the pin-to-plate geometry. Extra-high electron concentration in the range of 10 19 -10 20 cm −3 was obtained based on the Mach-Zehnder interferometer after breakdown near the surface of a flat cathode. It is confirmed that the discharge channel is a multitude of microchannels that close the discharge gap. Analysis of a flat electrode surface after breakdown shows that the channel binding region is a cluster of microcraters with diameter from 5 to 35 μm. A model for the gas dynamics processes at the initial stage of a nanosecond spark discharge is proposed.

On the Role of Explosive Emission Processes in the Formation of a Nanosecond Discharge in Air in the Gap With the Geometry «Point–Plane»

“…В работе [6] было выполнено численное моделирование расширения катодного факела в гелии, установлено, что скорость расширения катодного факела на начальном этапе расширения достигает значений порядка 10 4 м/c. Кроме того, в [7] наряду с цилиндрическими УВ в прикатодной области на времени в интервале не менее 15 -20 нс после пробоя разрядного промежутка были зареги-Вестник Дагестанского государственного университета Серия 1. Естественные науки.…”

“…Вып. 4 54 стрированы полусферические УВ, источники которых расположены на поверхности плоского электрода, а их генерация, предположительно, связана с образованием микрократеров в областях контакта микроканалов с плоским электродом [7]. Таким образом, все еще остается открытым вопрос о механизме формирования микрократеров в условиях эксперимента.…”