IT-Reviews    

Влияние ассоциативной ионизации на развитие разряда газоразрядного преобразователя

c78089d0 Источник:
В. Н. Цицура В. К. Кулешов Ю. В. Алхимов Статья в формате PDF 134 KB Газоразрядный преобразователь (ГРП) представляет собой герметичную плоско-параллельную двухэлектродную камеру, наполненную инертным газом. 

Расстояние между электродами, один из которых прозрачен для видимой части спектра излучения, обычно  не превышает 1 см. Газовый разряд в ГРП инициируется рентгеновским или высоко энергетическим тормозным излучением. После подачи на электроды импульса высокого напряжения, из областей первичной ионизации в газе развиваются электронные лавины, что приводит к усилению изображения. На начальной стадии своего развития газовый разряд качественно может быть описан в соответствии с таундсендовским механизмом развития газового разряда[1]. Механизм Таунсенда при описании разряда справедлив до тех пор, пока можно пренебречь электрическим полем пространственного заряда электронов и ионов по сравнению с напряженностью внешнего поля. Экспериментальные исследования [2] показали, что вследствие искажения поля пространственными зарядами, уже при небольшой плотности тока 10-8 А/см, наступает заметное увеличение ионизации, и условия самостоятельности разряда выполняется при меньших значениях напряженности на разрядном промежутке.

Для описания разряда этих условиях наиболее широко используется теория искрового разряда, разработанная Миком [3] и независимо от него Ретером [4], которая основана на многочислимых экспериментальных исследованиях развития искрового разряда.

С помощью этого механизма можно устранить противоречия, связанные с очень малы коэффициентом поглощения в опытах Ретера и других авторов [5]. В качестве ионно-молекулярной химической реакции, способной объяснить механизм развития катодного стримера в гелии, предложена ассоциативная ионизация:

Например, для гелия сечение реакции имеет значение ≈10 -15 -10 -16 см2 [15]. Исследуем реакцию типа (1) как один из возможных механизмов развития стримера в условиях ГРП с ксеноновым наполнением. Учитывая селективность реакции (1), при протекании в собственном газе ассоциативную ионизацию более правильно записать в виде:

Индексами n и θ обозначают соответственно состояния возбужденного атома и номера колебательного уровня иона A2+ , σ n,v сечение процесса (1). Ассоциативная ионизация осуществляется, если энергия возбужденного атома A*  превышает энергию основного колебательного состояния θ = 0 иона A2+ . Вообще говоря, столкновения атомов A* и A может привести к появлению A* (θ) в различных колебательных состояниях, поэтому процессу (2) можно сопоставить сечение в соответствии с набором начального и конечного каналов реакции. В настоящее время, однако, сведения о выходе ионов A в зависимости от θ при ассоциативной ионизации атомов инертных газов отсутствуют. Поэтому реакцию (2) будем характеризовать суммарным сечением:

 

Лишь для атомов гелия имеются наиболее подробные экспериментальные и теоретические данные [6]. В этой же работе отмечается, что ассоциативная ионизация становится преобладающим каналом разрушения возбужденных атомов и молекул при выполнении условия

где τ * - время жизни возбужденного состояния, [A] - концентрация нормальных атомов,  θa  - скорость атомов. По соотношению (4) можно определить наиболее интенсивные колебательные уровни атома гелия вступающие в реакцию (2). Для других атомов инертного газа использовать (4) затруднительно из-за  отсутствия данных о сечениях выхода A2 + в зависимости от θa .

В работе [7] приведен наиболее удобный для практического применения критерий по оценке протекания разрушения возбужденных атомов по типу (2), исходящий из энергетических соображений

 

где ε*A -энергия возбуждения частицы А, εiA – энергия ионизации этой частицы, εd(AB)+  – энергия диссоциации молекулярного иона (AB)+ на A и B. Ассоциативная ионизация наиболее эффективно происходит в случае, когда потенциал ионизации атома сравним с энергией диссоциации молекулярного иона. У атомов инертных газов наиболее благоприятными для ассоциативной ионизации являются уровни, энергия возбуждения которых превышает ε* >22,19 эВ; 20,2 эВ; 14,6 эВ; 12,8 эВ;11,07 эВ соответственно для Не, Ne, Аr, Кr, Хе.

Данные предположения согласуются с исследованиями [8], где показано, что для Аr реакция (2) идет наиболее активно с участием атомов в состояниях 6S 3/2   и 4d 1/2 (энергия уровней 14,84 эВ; 14,69 эВ). Оценим количество вторичных электронов, образованных в месте образования начального электрона в результате ассоциативной ионизации. Для получения количественных оценок по образованию электронов за счет (2) необходимо знать основные параметры возбуждения атомов и молекул (сечения, функцию распределения электронов по скоростям). Непосредственное решение кинетического уравнения Больцмана для нахождения функции распределения электронов затруднительно. Однако при рассмотрении атомарного газа можно полагать, что средняя энергия электронов много меньше энергии возбуждения ато-мов ε* и составляет (3/10) ε1 : (5,0 эВ; 3,5 эВ; 3,0 эВ; 2,5 эВ – для Ne, Аr, Кr, Хе соответственно. В этом случае свободных электронов, способных возбуждать или ионизировать атом, мало, причем электрон, испытывающий неупругое соударение теряет практически всю энергию. Это позволяет использовать диффузионную модель, заключающуюся в том, что при θ < θ1 ( θ1 – скорость электронов, соответствующая началу неупругих потерь энергии) электроны накапливают энергию из-за диффузии в электрическом поле, а при θ > θ1 теряют ее в неупругих столкновениях. Используя данную модель, а также с учетом того, что vt = const  с точностью 15-20% в области энергий ε1 < ε* <3 · ε1 (vt – транспортная частота упругих соударений) симметричную часть функции распределения электронов, необходимую для расчета выхода оптического излучения, можно представить в виде):

 

где q0 - параметр столкновений:

vh  - частота неупругих столкновений, E - напряженность поля в газоразрядном промежутке, m e и  е - масса и разряд электрона соответственно. Расчет сечений возбуждения резонансных уровней производился по формуле Режемортера с использованием экспериментальных значений сил осцилляторов [9], а оценки сечений для видимого излучения получены по полуэмпирическим формулам, разработанным Ванштейном, Собельманом и Юковым. Количество резонансно возбужденных атомов, приходящихся на один свободный электрон в лавине запишем, как [10]

где суммирование проводилось по полному набору резонансных уровней;  v j0  и v i0 - соответственно коэффициенты пропорциональности в аппроксимационных формулах для частоты возбуждения на j-й резонансный уровень и частоты ионизации,  θ j и θ i - скорости электронов, соответствующие энергиям jго резонансного уровня и потенциала ионизации. Для используемой конструкции ГРП при питании прямоугольными импульсами, значения напряженности, соответствующей лавино-стримерному переходу для Nе, Аr, Кr, Хе соответственно равны: 5,6; 10,4; 11,2;14,8 кВ/см. Параметр столкновений обратно пропорционален напряженности электрического поля и при  E = E n , q 0 →0 . Учитывая, что

а также, что экспонента в выражении (8) при q 0 →0 стремится к 1 , получим

Аналогично рассуждая для расчета видимого излучения, получим

Выход видимого излучения в области E >E n отличается от удельного выхода резонансного излучения на величину

и Qв также можно считать const при E >14,8 кВ/см. Если обозначить T - характерное время реакции (3), Tp - время разряда,  τc - время релаксации ступенчатых переходов, то при T <c >> Tp ( τc ≈10 -5 ). Число электронов, образовавшихся в результате ассоциативной ионизации  в головке лавины с радиусом r= 0,1 мм ( r=rл - радиус лавины).

где n *0  - плотность ионизации скрытого изображения ≈108 см -3

- полное сечение ассоциативной  ионизации ≈10 -16 см2 , T≈10 -10 с ,  Tp ≈10 -8 с ,  Qв≈ 6,5 ·10-2 фотон/электрон 

Подставив данные значения в (13), получим

n*ass << 1                           (14)

при любых значениях напряженности электрического поля в рабочем режиме ГРП. Условие (14) означает, что реакция, протекающая по схеме (2) и объясняющая распространение катодонаправленного стримера в гелии, в условиях ГРП не может образовывать вторичных электронов для поддержания самостоятельности разряда, так как даже в головке лавины, где плотность электронов максимальна, данный механизм не играет существенной роли в образовании вторичных электронов.

Список литературы

  1. Мик Дж Карэгс Дж. Электрический пробой в газах./ Перевод с англ. Под ред. В. С. Комелькова - М.:Изд.1960 г. 605 с.
  2. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда - М.: Госатомиздат, 1961. -323с.
  3. Miek J.M.//Phys .-V.57.-P.722
  4. Raether H. // Arch Electrotechn.-1940.-V.34.P.49.
  5. Ретер Г. Электронные лавины и пробой в газах./ Перевод с англ. Под ред. В. С. Комелькова .М.: Мир, 1968.-420 с.
  6. Леб Л. Основные процессы электрических разрядов в газах. М. -Л.: ГИТЛ, 1950. -672 с.
  7. Лозинский Э. Д. К вопросам о природе фотоионизирующего излучения при стримерном пробое газа // ЖТФ.-1968.-Т.38.-с. 1563-1569.
  8. Raether H. Ionizing Radiation Accompaming a Spark Discharge // Z. Phys. 1958. Bd 151.-P.264-276.
  9. Hornbeck J. A. Molnar J. P. Mass Spectrometric Studies of Molecular Ions in the Noble Gasses// Phys.Rev.-1951.V.84.-P621-625.
  10. Lozansky E. D. Mechanisms of Seconcary Processes in Streamer  Breakdown of Gases //J. Phys. D. .1969.V.2.-P.137-148.



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

ИММУНИТЕТ И РАЗЛИЧНЫЕ СТАДИИ СТРЕССОРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Изучение иммунитета при стрессе является правомерным в оценке адаптивных систем организма и его резервных возможностей. На основании анализа функциональных возможностей иммунитета можно воздействовать на адаптивные системы и прогнозировать течение стресс-реакции. ...

17 09 2020 21:35:25

ПОНЯТИЕ И ПРОБЛЕМЫ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ КИБЕРТЕРРОРИЗМУ

Статья в формате PDF 262 KB...

13 09 2020 7:25:56

ЛАЗЕР КАК ИСТОЧНИК АКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Статья в формате PDF 311 KB...

12 09 2020 1:33:35

СОСТОЯНИЕ ЗВЕРОВОДСТВА В&#8239;ЯКУТИИ

Обзор состояния кормления и причин падежа молодняка лисиц в  О О О « Покровское зверохозяйство» Республики Саха ( Якутия) в 2010 г. ...

11 09 2020 11:45:37

ДИПЛОМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ (учебное пособие)

Статья в формате PDF 97 KB...

07 09 2020 1:28:41

CHYTRIDIOMYCOSIS У ЛИЧИНОК RANA ARVALIS NILSSON НА СРЕДНЕМ УРАЛЕ

На основании диагностических признаков приводятся доказательства, указывающие на то, что Chytridiomycosis существует в популяциях Rana arvalis на Среднем Урале. Показана методика обнаружения заболевания по аномалиям ротового аппарата личинок и отслеживания динамики частоты встречаемости его в популяции. В экстремальных условиях инфекция поражает ослабленных и ведет к их выбраковке, что приводит к ускорению адаптации популяции в целом в быстро изменяемой среде. ...

03 09 2020 11:57:34

ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА У БЕЛОЙ КРЫСЫ

Статья в формате PDF 297 KB...

01 09 2020 17:12:31

ФОРМАЛИЗАЦИЯ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ СВЯЗЕЙ НА КАЧЕСТВО ОБРАЗОВАНИЯ В ФИЛИАЛЕ ВУЗА

Построена математическая модель системы управления качеством образования филиала В У За с учетом влияния внешних информационных связей, проведена оценка критерия качества и улучшения внешних связей вследствие внедрения информационной системы. ...

30 08 2020 1:45:58

Гиперболическая модель задачи о фазовом переходе

Статья в формате PDF 117 KB...

22 08 2020 14:21:15

Доминирования эго-защитных механизмов у студентов

Статья в формате PDF 131 KB...

18 08 2020 21:22:17

MANAGEMENT OF KNOWLEDGE IN EDUCATIONAL PROCESS

Статья в формате PDF 133 KB...

16 08 2020 2:53:47

ДВА БЛОКА ЧАСТОТНОГО СЛОВАРЯ: ЗНАЧЕНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ

Статья в формате PDF 304 KB...

31 07 2020 21:11:45

НАШ ОПЫТ ЛЕЧЕНИЯ ПОЛИПОЗНЫХ РИНОСИНУСИТОВ

Статья в формате PDF 309 KB...

18 07 2020 3:42:53

РАЗБИЕНИЕ СТРУКТУРИРОВАННОГО 3D ПРОСТРАНСТВА НА МОДУЛЯРНЫЕ ЯЧЕЙКИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕВЫРОЖДЕННЫХ МОДУЛЯРНЫХ СТРУКТУР

Обсуждаются разбиения 3D пространства на модулярные ячейки с целью последующего конструирования невырожденных модулярных 3D структур кристаллов. ...

15 07 2020 19:32:43

МОТОВИЛОВ КОНСТАНТИН ЯКОВЛЕВИЧ

Статья в формате PDF 215 KB...

14 07 2020 7:50:36

О РЕДКИХ ВИДАХ ЛИШАЙНИКОВ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

Проведена инвентаризация лихенофлоры Республики Татарстан ( Р Т). Показана роль особо охраняемых природных территорий в сохранении флористического разнообразия. Дан спектр семейств редких видов во флоре обследованной территории и анализ состава географических элементов. Рассмотрено распределение редких видов по основным типам местообитаний. Даются некоторые сведения о редких и исчезающих лишайниках для включения в Красную книгу Р Т. ...

05 07 2020 20:10:56

СЛИНКИН СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ

Статья в формате PDF 161 KB...

04 07 2020 15:40:53

ИНТЕГРАЦИЯ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ИЗОНИАЗИДА В ХИМИОТЕРАПИИ ТУБЕРКУЛЕЗА ЛЕГКИХ

Предложен метод межреберного внутримышечного введения препаратов с непосредственным ультразвуковым «метод глубокого фонофореза», или лазерным воздействием «метод глубокого фотофореза» на место инъекции по рентгенологической проекции воспалительной зоны, и изучены механизмы их лечебного действия у больных деструктивным туберкулезом легких с выраженным пневмофиброзом и патологией органов пищеварения. Создание в очаге туберкулезного поражения повышенной концентрации изониазида повышает эффективность химиотерапии туберкулеза легких в условиях выраженного пневмофиброза изученными методами на 18%. ...

23 06 2020 2:11:49

КЛИНИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ ГЕМОРРАГИЧЕСКОГО СИНДРОМА ПРИ ЦИРРОЗАХ ПЕЧЕНИ

Статья посвящена современным проблемам гепатоэетерологии, в частности геморрагическому синдрому при заболеваниях печени. Основное место уделено алкогольным поражением печени. В статье присутствуют материалы посвященные изучению системы гемостаза, являющиеся сложной и актуальной проблемой в настоящее время. ...

22 06 2020 21:11:46

ЯКУТСКАЯ ПОРОДА ЛОШАДЕЙ В ДРУГИХ РЕГИОНАХ РОССИИ

Статья в формате PDF 276 KB...

21 06 2020 18:25:27

ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА СКОРЦОНЕРА И ОВСЯНОГО КОРНЯ И ИХ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Изучен химический состав нетрадиционного инулинсодержащего сырья Scorzonera hispanica L. и Tragopogon porrifolius L. Получены полисахаридные концентраты и установлена их антибактериальная и гипогликемическая активности. Прогнозируется их использование в качестве лечебно-профилактических комплексов. ...

18 06 2020 21:19:11

НЕЙРОГЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ МЫШЕЧНОГО ТОНУСА

Статья в формате PDF 300 KB...

17 06 2020 16:48:28

АЛЕКСАНДР НАЗАРОВИЧ БЕЛЯЕВ

Статья в формате PDF 392 KB...

15 06 2020 17:52:33

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ СОСТАВ ВОДЫ

Статья в формате PDF 343 KB...

14 06 2020 18:26:12

ЦИФРОВОЙ ХРОНОРЕФЛЕКСОМЕТР

Статья в формате PDF 271 KB...

13 06 2020 12:59:32

ПЛАТИНА И ПЛАТИОИДЫ В ОФИОЛИТАХ САЛАИРА, АЛТАЯ И ГОРНОЙ ШОРИИ

Приведены данные по распространению элементов платиновой группы ( Э П Г) в офиолитах Салаира, Алтая и Горной Шории. Э П Г в наибольших концентрациях отмечены в проявлениях хромитов, образующих подиформные залежи, а также в никелевых проявлениях с обильными сульфидами меди, никеля и кобальта. Минералы Э П Г представлены изоферроплатиной, иридосмином и рутениридосмином. Реже встречаются самородная платина, рутениевый невъянскит и рутениевый сысерскит. В рудных телах также присутствуют в повышенных концентрациях золото и серебро. Состав минеральных фаз платиноидов указывает на близость к восточно-уральскому геолого-промышленному типу, связанному с изверженными породами габбро-клинопироксенит-перидотитовой формации. ...

10 06 2020 7:52:19

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПРОТЕКЦИИ МОЗГА ОТ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ ИМПУЛЬСНО-ГИПОКСИЧЕСКИМИ АДАПТАЦИЯМИ

Установлен факт защитного влияния нового бионического режима импульсно-гипоксических адаптаций на восстановительные процессы коры мозга после удаления внутричерепных опухолей у нейрохирургических больных. Механизмом протекции мозга от рецидива злокачественных опухолей может быть согласование ритмов энергопродукции и энергопотребления в процессе формирования адаптации. ...

06 06 2020 9:18:10

ПРОБЛЕМЫ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

Статья в формате PDF 125 KB...

01 06 2020 3:24:43

ЦИФРОВОЙ МОДЕМ ДЛЯ СЕТИ ISDN

Статья в формате PDF 297 KB...

27 05 2020 1:39:32

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

Статья в формате PDF 104 KB...

22 05 2020 21:43:52

БИОТЕХНИЧЕСКИЙ ЗАКОН И ЧИСЛЕННОСТЬ НАБЛЮДЕНИЙ

Статья в формате PDF 390 KB...

21 05 2020 22:35:37

ИММУНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДЕТЕЙ г. КРАСНОЯРСКА

Статья в формате PDF 109 KB...

18 05 2020 1:27:30

Успехи и перспективы развития эмбриологии

Статья в формате PDF 104 KB...

17 05 2020 3:28:49

ИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ ВЫДЕЛЕНИЙ МОЛОЧНЫХ ЖЕЛЁЗ

Статья в формате PDF 113 KB...

03 05 2020 15:57:40

АВЕРЬЯНОВ ПЕТР ФЕДОРОВИЧ

Статья в формате PDF 82 KB...

27 04 2020 6:28:15

РЫНОК ТРУДА И ТРУДОУСТРОЙСТВО МОЛОДЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ

Статья в формате PDF 145 KB...

21 04 2020 0:27:40

Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::

Последовательность подготовки научной работы может быть такой:

Выбор темы. Это важный этап. Во-первых, тема должна быть интересна не только вам, но и большинству слушателей, которым вы будете её докладывать, чтобы вы видели заинтересованность в их глазах, а не откровенную скуку.

Выбор целей и задач своей научной работы. То есть, нужно сузить тему. Например, тема: «Грудное вскармливание», сужение темы: «Грудное вскармливание среди студенток нашего ВУЗа». И если общая тема мало кому интересна, то суженная до рамок собственного института или университета, она становится интересной практически для всех слушателей. Целью может стать: «Содействие оптимальным условиям вскармливания грудью детей студентов нашего ВУЗа», а задачей — доказать, что специальные условия, созданные для кормящих студенток, не помешают их успеваемости, но уменьшат количество пропусков, академических отпусков и способствуют выращиванию здоровых детей — нашего будущего. Понятно, что эта тема подходит для студентов медицинских и педагогических ВУЗов, но и в других учебных учреждениях можно найти темы, интересные всем.

Разработать методы исследования и сбора информации. В случае с естественным вскармливанием, скорее всего, это будет анкетирование студенток, имеющих детей.

Систематизировать материал и подготовить презентацию.

Подготовиться к выступлению.

Выступить и получить: награду, удовольствие и опыт, чтобы в следующем году выступить ещё лучше и сорвать шквал аплодисментов, стать узнаваемым, а значит — более конкурентоспособным!