El misterio de las centellas (1241)
Resultados experimentales de la medición de los parámetros plasmáticos de descarga de pulso
AI. Klimov
La descripción de la configuración de la descarga de pulso incandescente (PGD) se creó en la cámara de trabajo del tubo de choque ST-2 con una sección transversal de 10×10 cm2, fig.1. El ánodo (S = 20×10 cm2) se localizó en el lado superior de esta cámara. Cátodo seccional, compuesto por 21 electrodos (7×3; el cuadrado de cada electrodo es S1 = 0.5 cm2). La fuente de alimentación se muestra en la figura 2. Consiste en almacenamiento C = 100 (F, interruptor TGI-325/16, resistencia – 21 unidades, Rb = 51k. El voltaje utilizado en esta fuente de alimentación es Vd ~ 16 kV. La corriente es Id ~ 6,6 A. duración del tiempo del pulso de potencia es td ~ 0.25 s. Utilice el divisor de resistencia 1:470 para medir la resistencia calibrada del voltaje de descarga Rd = 1 (para medir la corriente de descarga. La densidad de electrones se mide mediante interferómetro de microondas (~ 8 mm). la descarga y la descarga transversal se midieron mediante interferómetro óptico (= 0.63). La evolución temporal de las tiras de interferómetro se registró por fotomultiplicador. De los resultados experimentales se obtuvieron en la cámara de trabajo del tubo de choque ST-1 con un diámetro interno de 36 mm. Resplandor longitudinal y se crearon descargas de pulso en esta configuración. Resultados: los parámetros de PGD PGD homogéneo se crean en el aire a una presión inicial P < 10 torr, Fig. 3. El plasma PGD tiene las siguientes dimensiones: V = 20x10x10 cm3. Siguen los parámetros; corriente – Id = 2 A, voltaje Vd = 1,175V, densidad de corriente cerca del ánodo jd = 10 -2 A/cm2 densidad de corriente cerca del cátodo jd = 2×10-1 A/cm2 reduce la intensidad del campo eléctrico en Po = 6 torr 44 V/cm torr. entrada específica de potencia a PLD en Po = 6 torr cerca del ánodo 1,175 W/cm3. entrada específica de potencia a PLD en Po = 6 torr cerca del cátodo 1,175 W/cm3. medidas. Se reveló que existe una distribución homogénea de la concentración de electrones Ne (X, Y, Z) medida por el interferómetro MW en el volumen de descarga en condiciones casi estacionarias (a td> 10 ms). Sin embargo, existe una distribución no homogénea significativa de la concentración de electrones Ne (X, Y, Z) en el volumen de descarga al comienzo de la combustión de la descarga. Por ejemplo, el valor máximo de Ne = 2×1011cm3 cerca del cátodo se alcanza en el tiempo característico t1 > 10 (s después del encendido actual. Por otro lado, este valor se mide cerca de la región del ánodo en el tiempo característico t2 > 10 ms solamente. Entonces, t1 < t2 y hay plasma no homogéneo en la cámara de trabajo en t < t2. Las evoluciones temporales de corriente de descarga y Ne (Y = 5 cm) se muestran en la figura 3. de conductividad eléctrica. Se puede estimar la conductividad eléctrica en plasma de descarga según la siguiente relación [1 ]:(th = 2.8 (10-4 Ne/(c (c = 7 (109P (Te (c- frecuencia de colisión de electrones/neutro, P- presión de gas, temperatura de electrones de Te-. Tenemos (th = 1.4) (10-3 (-1 (cm-1 Ne = 3 (1011 cm-3 y (c = 6 (1010 c-1.valor de conductividad eléctrica es (exp = 0.85 (10-3 (-1 (cm-1, se podría ver que (exp ~ (la diferencia entre los resultados experimentales y teóricos se explican por la medición incorrecta de los límites de descarga y la precisión experimental de la medición de Te y Ne) de que los parámetros plasmáticos se cerraron tanto en el pulso longitudinal descarga en ST-1 y en descarga transversal en ST-2 (en las mismas condiciones experimentales: j = const, P = const, E = const y otros). Medición de espectroscopía. Las mediciones se realizaron en ST-1 y ST-2 mediante Monocromatizador MDR-23 con control por PC. La dispersión óptica del MDR-23 es de 1.2 A/mm. Calibramos nuestra óptica para conocer bien el plasma de descarga luminiscente. El espectro de descarga incandescente continua (a) y descarga de pulso (b) se muestran en la Fig. Este espectro se obtuvo en las siguientes condiciones experimentales: descarga, gas-N2 (nitrógeno), aire, presión-2-10 torr, Id ~ 50 A, Vd ~ 2kV descarga de gas- N2 (nitrógeno), aire, presión- 2-10 torr, Id ~ 1-2 A, Vd ~ 500 V duración ti < 10mspuede ver que el espectro óptico consiste en líneas ópticas características de la segunda banda positiva de nitrógeno: (0.0); (0.2); (1.3); (2.4); (3.5) El procesamiento de este espectro se realizó mediante el uso de coeficientes de Frank-Kondon. Obtuvimos que el valor experimental de la temperatura de vibración Tv en la descarga luminosa es ~ 4000-5000K de nitrógeno en las condiciones de prueba. Tenga en cuenta que este valor está muy cerrado a los resultados experimentales publicados, obtenidos en condiciones experimentales cerradas. Después del procedimiento de calibración y de obtener el espectro general de descarga de pulso (sin resolución de tiempo), podríamos verificar las líneas ópticas más brillantes: (= 371; 375; estudio de 380 nm de la evolución del tiempo de descarga de pulso. Evoluciones temporales de intensidades I (de estas líneas en PRD son se muestra en la Fig. Las evoluciones temporales de la corriente de descarga Id, voltaje Vd, concentración de electrones Ne también se muestran en estas Fig. Uno puede ver los tiempos característicos (de los valores máximos de I ((t), Id (t), Ne (t) son diferentes. Por ejemplo, el tiempo característico (para Ne es igual a (~ 100-150 (s, Fig. tiempo característico (para I (((= 380 nm) (~ 10-30 (s, Fig. puede ver) que la evolución temporal de I ((t) no es monotónica: – existen máximos locales en la curva experimental. Las transferencias de energía entre los niveles de electrones, vibraciones y rotación de las moléculas son responsables de estas dependencias temporales. La estimación muestra que el valor máximo de la temperatura de vibración Tv en PRD es aproximadamente ~ 2000-2500 K. datos del interferómetro. Medición de temperatura en PRD. La temperatura en PRD se midió por el método del interferómetro óptico. La foto característica del interferómetro obtenida por una cámara de alta velocidad (el tiempo de exposición es de aproximadamente 20 ns) se muestra en la Fig. (La longitud del plasma es de aproximadamente 37 cm, la presión inicial es de aproximadamente 6 torr, la descarga de corriente Id ~ 1A, td ~ 1 ms). Se puede ver que la distribución de densidad en PRD es muy homogénea, excepto en las regiones cercanas a la pared del tubo. La evolución temporal de las tiras de interferómetro a través del PRD se muestra en la Fig. El cambio de presión en PRD fue medido por el sensor de presión simultáneamente en este experimento. Se reveló que el cambio de presión en PRD era pequeño en Id < 2A y ti < 1 ms (P ~ 6 torr). Podemos obtener la distribución de temperatura del gas T (r) en PRD bajo estas condiciones (P (t) ~ constante). La evolución temporal de T (0, t) cerca del eje del tubo se muestra en la Fig. Tenga en cuenta que la temperatura del gas T (0, t) es aproximadamente (0, t) ~ 450 (44K a td ~ 1 ms., Tenemos plasma PRD frío a td <1 ms. Se reveló que existe una modulación de alta frecuencia de la señal del interferómetro con el tiempo período ti ~ 110 (s, ver Fig.. Se obtuvo una modulación similar en la señal del sensor de presión. Suponemos que esta modulación fue creada por ondas acústicas radiales, generadas dentro del tubo de descarga. Estimación de la temperatura media del gas en PRD basada en la velocidad del sonido de la acústica las ondas en PRD son aproximadamente ~ 410K. que este valor de Tga está muy cerca de T (0, t).
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