Примеры результатов исследований прианодной области сильноточных дуговых разрядов низкого давления с электродами различной геометрии. Разряд с анодом малой площади Стационарный ускоритель плазмы торцевого типа
Различные эксперименты показали: при использовании анода малой площади, а также в разрядах, в которых играют роль плазмодинамические эффекты, обусловленные действием собственного магнитного поля разрядного тока или внешнего магнитного поля, наложенного на дугу, увеличение тока может привести к изменению знака анодного падения потенциала. Отрицательное анодное падение, являющееся «нормальным» для свободно горящих дуг с плоско- параллельной геометрией электродов, может смениться на положительное. Это происходит, если плазма вблизи анода переходит в состояние полной ионизации, а ток дуги достигает величины, равной хаотическому току на анод («предельный» или «критический режим»). Дальнейший рост дугового тока становится невозможен. Дуга с положительным анодным падением потенциала неустойчива относительно контрагирования в прианодной области и образования эрозионного анодного пятна. После образования пятна ограничение на рост тока снимается. (Напомним, изменение знака анодного падение приводит к увеличению плотности потока энергии, вносимой в анод электронным током.)
Испарительно-ионизационная неустойчивость. Образование эрозионного анодного пятна.
Вольт- амперная характеристика сильноточных дуг обычно растущая. Увеличения тока можно получить увеличивая напряжение, приложенное к дуге. В критическом режиме, когда рост тока ограничен, а анодное падение положительно, всё дополнительно приложенное напряжение падает в анодном слое. Нагрев анода растёт. Неоднородность разогрева, наличие какого-либо локально перегретого участка (например, микровыступа) создают условия для развития испарительно-ионизационной неустойчивости. Действительно, испарение с локально перегретого участка и ионизация испарённых атомов в плазме вызовет локальное увеличение концентрации плазмы. Соответственно, локально возрастёт и плотность хаотического тока. Возрастание плотности хаотического тока позволит возрасти плотности тока на парящий участок поверхности, который вследствие этого начнёт разогреваться сильнее и т.д. Результат развития неустойчивости – контракция в анодной области и образование эрозионного анодного пятна. Наоборот, в дуге с отрицательным анодным падением рост хаотического тока вследствие ионизации испарившихся атомов приведёт к росту абсолютного значения отрицательного падения и уменьшению тока на парящий участок поверхности (см. соотношение Ленгмюра). Дуга с отрицательным анодным падением устойчива относительно ионизационно-испарительных процессов, а значит и относительно контракции. Предложенная схема основана лишь на качественном анализе результатов эксперимента. Теоретический анализ устойчивости дуги относительно испарительно-ионизационных процессов на аноде чрезвычайно сложен и до настоящего времени не проводился.
Литература.
1. Л.Н. Добрецов, М.В. Гомоюнова, Эмиссионная электроника, М., “Наука”, 1966, 564 стр. 2. Ю.П. Райзер, Физика газового разряда, М., “Наука”, 1987, 591 стр. 3. В.Л. Грановский, Электрический ток в газе. Установившийся ток, под ред. Л.А. Сена и В.Е. Голанта, Наука, Москва, 1971, 544 стр 4. Ф.Г. Бакшт, Явления на катоде и в прикатодной плазме дугового разряда, Энциклопедия низкотемпературной плазмы, под ред. В.Е. Фортова, том 2, стр.80-93, М., «Наука», 2000. 5. С.М. Школьник, Анодные явления в дуговых разрядах, Энциклопедия низкотемпературной плазмы, под ред. В.Е. Фортова, том 2, стр.147-165, М., «Наука», 2000.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.