Влияние Молекулярного Газа На Формирование Апокампического Разряда

Abstract

Поступила в редакцию 07.05.2018 г. В окончательной редакции 24.05.2018 г. Исследованы спектры излучения плазменных струй апокампического разряда в CO 2 , Ar, Kr, N 2 и их смесях. Показано, что эмиссионные спектры смеси Kr−N 2 содержат полосы N 2 и N + 2 , а также линии Kr. Спектр смеси Ar−СO 2 представлен полосами системы Фокса-Даффиндака-Баркера и линиями возбужденного атома аргона. Во всех изученных газовых средах снижение доли молекулярных газов ведет к переходу от апокампического разряда в форме диффузной струи, развивающейся от токового канала, к объемному, имеющему большее поперечное свечение. Предложено использовать описанную в работе экспериментальную установку для лабораторных исследований спектральных характеристик транзиентных световых явлений, наблюдаемых в атмосферах планет Солнечной системы. ВведениеИсточники плазменных струй являются важным ин-струментом для решения научных и прикладных задач. Их отличает сравнительная простота в конструктивном исполнении и эксплуатации, высокая эффективность, разнообразие используемых газовых сред, обеспечи-вающих необходимый для каждой конкретной задачи состав плазмы, а также многообразие эмиссионных спектров [1][2][3][4]. В 2016 г. нами был обнаружен фено-мен апокампического разряда в воздухе атмосферного давления, при котором плазменные струи формируются в местах усиления электрического поля вблизи изгибов канала импульсно-периодического разряда (отсюда на-звание απó -от и καµπη -изгиб, поворот) [5,6] и направлены преимущественно перпендикулярно каналу разряда. Полученные таким образом плазменные струи были названы апокампами. Обычно апокамп состоит из двух частей с разной интенсивностью излучения. Вблизи канала импульсного разряда формируется яркий отросток, длина которого зависит от давления и напря-жения. Из полученных в [5-10] зависимостей следует, что отросток в данных условиях является аналогом лидера. Плазменные струи обычно стартуют с отростка. С помощью высокоскоростной съемки явления с разре-шением 3 ns/frame установлено, что плазменные струи в апокампе по своей природе являются дискретными и представляет собой совокупность " плазменных пуль" -светящихся областей, движущихся со скоростями от 100 до 240 km/s, образующихся во время процесса распро-странения волн ионизации [6,7]. Фактически пуля это головка стримера. После проведения экспериментов по зажиганию апокампического разряда в воздухе, азоте, гелии и эксиплексных смесях [8,9] было выдвинуто предположение о том, что для формирования апокампа необходимо наличие электроотрицательных молекуляр-ных газов в газовых средах, где осуществляется разряд.Настоящая работа направлена на изучение влияния других молекулярных газов. Для этого были проведены исследования эмиссионных спектров апокампического разряда в газовых средах, состоящих из N 2 , Ar, CO 2 , Kr и их смесей. Экспериментальная аппаратура и методикиВ экспериментах использовали установку, описанную в [8,10]. Разряд зажигали между острийными электро-дами в промежутке d ∼ 9 mm. Один из электродов был соединен с генератором, формирующим импуль...

Спектры Излучения Воздуха Низкого Давления При Диффузном Стримерном Разряде

“…В наших экспериментах для получения качественных фотографий и спектров излучения необходимо производить накопление данных за нескольких тысяч импульсов. Ранее подобная методика применялась при изучении свойств апокампического разряда в различных газах [16,17], а также стримерного разряда в воздухе [18,19].…”

“…Поэтому наряду с изучением спрайтов, голубых струй и других ТСЯ в естественных условиях предпринимаются попытки моделирования указанных явлений в лабораторных условиях. Для этого используют различные типы электрических газовых разрядов, в том числе тлеющий [15] и апокампический [16,17]. В [15] сообщалось о зажигании тлеющего разряда с положительным столбом красного цвета между двумя электродами в прозрачной трубке, заполненной воздухом при p = 1.2 Torr.…”

“…Цвет разряда определяло излучение полос первой положительной (1+) системы молекулярного азота N 2 в диапазоне длин волн λ = 500−900 нм. В [16,17] моделировались голубые струи (blue jet [6,10]). В цитируемых работах два электрода с малым радиусом кривизны размещались внутри кварцевой трубки на расстоянии 1 cm друг относительно друга.…”

“…1 в [10]), металлические электроды отсутствуют. Таким образом, условия, в которых зажигались разряды в [15][16][17], далеки от реальных для ТСЯ. Поэтому в настоящей работе, как и в недавних работах [18,19], для создания плазмы, инициирующей явление, подобное атмосферному, использовался барьерный импульсно-периодический разряд.…”