Runaway electrons in diffuse gas discharges

Abstract

The paper provides a review of research data showing the role of runaway electrons in gas breakdowns and diffuse discharges in an inhomogeneous electric field at a pressure of 0.01-1.2 MPa. From the data presented the reader can grasp the idea of how such discharges develop at negative and at positive voltage polarity, what setups and conditions are best suited to detect runaway electron beams, and what factors influence their amplitude, duration, and energy. Also analyzed are the streamer mechanisms of diffuse discharges and the generation of runaway electrons in high-pressure gases in an inhomogeneous electric field. The review is supplemented with respective diagrams and with images captured at high resolution to trace the plasma dynamics of nanosecond gas discharges from early prebreakdown stages till their final diffuse appearance.

Формирование Двух Импульсов Тока Пучка Убегающих Электронов

“…Генерация убегающих электронов с высокой энергией при импульсных разрядах в газах повышенного давления является важным физическим явлением, которое продолжает изучаться в настоящее время. Возможность получения убегающих электронов или(и) тормозного рентгеновского излучения в газах повышенного давления следует из теоретических работ, а их наличие зарегистрировано в лабораторных и атмосферных разрядах, см., например, [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14]. В воздухе атмосферного давления пучки убегающих электронов за тонкой анодной фольгой фиксировались шунтом или коллектором в четырех научных группах [7,9,10,14].…”

“…Возможность получения убегающих электронов или(и) тормозного рентгеновского излучения в газах повышенного давления следует из теоретических работ, а их наличие зарегистрировано в лабораторных и атмосферных разрядах, см., например, [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14]. В воздухе атмосферного давления пучки убегающих электронов за тонкой анодной фольгой фиксировались шунтом или коллектором в четырех научных группах [7,9,10,14]. Теоретические модели, см., например, [15][16][17][18][19][20][21], объясняют ряд важных тенденций при генерации пучков электронов.…”

“…Теоретические модели, см., например, [15][16][17][18][19][20][21], объясняют ряд важных тенденций при генерации пучков электронов. Однако полученные параметры и реализованные режимы генерации пучков убегающих электронов в различных экспериментальных работах [7,9,10,14] существенно отличаются. Предлагаются различные механизмы генерации убегающих электронов.…”

“…Предлагаются различные механизмы генерации убегающих электронов. Например, за счет " пространственного заряда ионов" [22], " эффекта поляризационного самоускорения электронов" [23], нагрева газа в микроканалах, который " обеспечивает рост отношения напряженности электрического поля к концентрации газа в микроканалах до значений, достаточных для генерации в них пучков высокоэнергетичных электронов и тормозного рентгеновского излучения" [24], и другие [7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21].…”

“…Первый импульс тока пучка генерировался на плоской части импульса напряжения. Данный импульс соответствовал режиму генерации сверхкороткого лавинного электронного пучка (СЛЭП) [9,12]. Уменьшение напряжения после генерации первого импульса в [25,26] составляло не более 30%.…”