IT-Reviews    

Влияние ассоциативной ионизации на развитие разряда газоразрядного преобразователя

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:

ПОВЫШЕНИЕ ИНТЕРЕСА К МУСУЛЬМАНСКОЙ КУЛЬТУРЕ КАК РЕАКЦИЯ НА ГЛОБАЛИЗАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ

В статье показано увеличение интереса граждан России к истории и культуре стран ислама. Это связано с повышением политической активности этих стран и расширением их туристического сервиза. ...

15 11 2019 0:23:54

УРАВНЕНИЯ ДЛЯ КООРДИНАЦИОННОГО ЧИСЛА В НЕУПОРЯДОЧЕНЫХ СИСТЕМАХ

Приводится вывод уравнений для расчета координационного числа в неупорядоченных конденсированных системах: в зернистых материалах, в композитах с твердой монодисперсной фазой, в жидких металлах и при критическом состоянии вещества. В выводах этих уравнений используется основной их топологический параметр – средняя плотность упаковки структурных элементов дискретности. Знание координационного числа элементов дискретности неупорядоченных систем необходимо для определения многих их свойств: физических, механических, реологических и др., совокупность которых вытекает из их топологических состояний: твердого, псевдотвердого, жидкого, псевдожидкого и критического. ...

07 11 2019 6:37:36

Пимнева Людмила Анатольевна

Статья в формате PDF 148 KB...

06 11 2019 9:23:41

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕСНЫХ РЕСУРСОВ

Статья в формате PDF 269 KB...

04 11 2019 12:40:57

СОЦИОЛОГИЯ УПРАВЛЕНИЯ

Статья в формате PDF 248 KB...

24 10 2019 2:14:40

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПЛАТЕЖИ В ОАО «АЛМАЗЫ АНАБАРА»

Статья в формате PDF 244 KB...

23 10 2019 19:22:48

ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ В ТРАВЕ ОВСА ПОСЕВНОГО

Изучен химический состав травы овса посевного. Качественными реакциями обнаружены аминокислоты, крахмал и флавоноиды. Разработана методика спекторофотометрического определения суммы аминокислот по реакции с нингидрином. Установлено, что в траве овса содержится до 1% аминокислот в пересчете на кислоту глютаминовую. ...

22 10 2019 15:59:22

ЯЗЫКОВАЯ СПЕЦИФИКА АНГЛО- И РУССКОЯЗЫЧНЫХ БЛОГОВ

Статья в формате PDF 261 KB...

13 10 2019 22:35:53

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ СОСТАВ ВОДЫ

Статья в формате PDF 343 KB...

12 10 2019 17:21:24

ФАКТОРЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ТОВАРОВ

Статья в формате PDF 93 KB...

10 10 2019 10:35:58

О ВЛИЯНИИ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ (ГМП) НА БИОТУ

Статья в формате PDF 85 KB...

06 10 2019 13:52:34

СТОЛЯРОВ СТАНИСЛАВ ПЕТРОВИЧ

Статья в формате PDF 225 KB...

30 09 2019 22:13:30

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РАДИАЦИИ, ГИПОТИРЕОЗА И РТУТНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ НА АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ ОБМЕНА ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ, АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ И ИММУННЫЙ СТАТУС

В эксперименте в сравнительном плане, изучено влияние радиационного облучения, ртутной интоксикации и гипотиреоза на систему иммунитета, на активность ферментов обмена пуриновых нуклеотидов: 5’-нуклеотидазы, А М Ф-дезаминазы и аденозиндезаминазы, на активность ферментов антиоксидантной системы: супероксиддисмутазы ( С О Д), глутатионпероксидазы ( Г П О), глутатионредуктазы в ткани печени, почек и в сыворотке крови. Установлены значительные сходства в механизме клеточных и метаболических эффектов радиации, гипотиреоза, ртутной интоксикации. Независимо от ткани и воздействующего на организм фактора (радиация, гипотиреоз, ртутная интоксикация) имеет место однотипные изменения активности супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы, что свидетельствует о том, что указанные воздействия являются стрессорными. Изменения в иммунной системе, обнаруженные при ионизирующем излучении, практически однотипны изменениям иммунитета при гипотиреозе. При ртутной интоксикации в отличие от гипотиреоза и радиации имеет место снижение уровня В-лимфоцитов, что в какой-то мере объясняется особенностями эффектов ртутной интоксикации на систему иммунитета и ферменты метаболизма пуриновых нуклеотидов. В определенной степени эти различия можно объяснить разной степенью становления защитных механизмов и степенью целостности регуляторной функции адрено-тиреоидной системы. ...

20 09 2019 15:53:50

ДАШКЕВИЧ ЮРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

Статья в формате PDF 64 KB...

18 09 2019 6:43:48

О РОЛИ ТЕРМИНОВ В НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЕ

Статья в формате PDF 307 KB...

11 09 2019 11:51:26

Успехи и перспективы развития эмбриологии

Статья в формате PDF 104 KB...

07 09 2019 22:22:21

ГЕМОРЕОЛОГИЯ И МОЗГОВОЙ КРОВОТОК У БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКИМИ ГНОЙНЫМИ СИНУИТАМИ ПРИ ТРАВМАХ ГОЛОВЫ

В работе изучен мозговой кровоток и его взаимосвязь с нарушением гемореологии у больных хроническими гнойными заболеваниями придаточных пазух носа в остром периоде черепно-мозговой травмы. ...

06 09 2019 3:29:13

ОПЫТ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НАРУШЕННЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ

Приводятся результаты исследования восстановления пашен, заброшенных при развитии негативных криогенных процессов и явлений и деформации поверхности. Этот опыт восстановления может использоваться и на долинных сельскохозяйственных угодьях, где распространены близкозалегающие подземные льды, вызывающие деформацию поверхности при мелиоративных воздействиях. ...

05 09 2019 9:34:13

ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СТРУКТУРНОЙ ГЕТЕРОГЕННОСТИ НА ПРОЦЕССЫ ИЗНАШИВАНИЯ ТЕРМОДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ

В течение продолжительного времени проводились триботехнические испытания различных термодиффузионных покрытий на изнашивание при трении скольжения. Они позволили сделать ряд принципиальных обобщений по взаимообусловленности структурного состояния покрытий и кинетики процессов износа. В результате моделирования фрикционных процессов широкого класса материалов было получено эмпирическое уравнение для коэффициента трения, отражающее параметрическое влияние свойств материала покрытий, реологию поверхностного трения и свойство смазочного материала. ...

04 09 2019 19:13:49

МИКОПЕЙЗАЖ КОЖИ РАБОЧИХ МУКОМОЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Статья в формате PDF 108 KB...

01 09 2019 18:23:24

ФИЛОСОФСКИЕ ОСНОВАНИЯ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ПАТОЛОГИИ: ПРИНЦИП ПОДОБИЯ

В основе современной научной теории патологии должны лежать фундаментальные философские принципы бытия материи, из которых выводятся и обосновываются ее основные положения. В данной работе проведен анализ принципа подобия как частного выражения философского принципа субстанциального единства мира. Делается вывод, что один общий биологический процесс лежит в основе как нормальных, так и патологических явлений: приспособление есть сущность болезни. ...

31 08 2019 20:53:27

ГРЕХОПАДЕНИЕ В КОНТЕКСТЕ ПСИХОАНАЛИЗА

Статья в формате PDF 92 KB...

27 08 2019 12:26:52

СЕТЕВЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ КОММИВОЯЖЁРА

Статья в формате PDF 423 KB...

23 08 2019 1:59:29

УНИВЕРСАЛЬНОЕ ИСКУССТВОЗНАНИЕ КАК НАУЧНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ

В статье доктора искусствоведения профессора Саратовской консерватории, члена-корреспондента Российской академии естествознания даётся обоснование нового научного направления – универсального искусствознания, целью которого является комплексное исследование художественного процесса с вовлечением всех видов искусства в их глобальном охвате, а также построение художественной картины мира как особого рода исторической памяти. ...

22 08 2019 13:56:40

ТИПОГРАФИКА (учебное пособие)

Статья в формате PDF 116 KB...

21 08 2019 13:50:17

УПРАВЛЕНИЕ ЗНАНИЯМИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМПРОЦЕССЕ

Статья в формате PDF 116 KB...

19 08 2019 7:45:11

ПРОГНОЗ ВВП РОССИИ ЗА 2007 ГОД С УЧЕТОМ ДАННЫХ LENTA.RU

Статья в формате PDF 91 KB...

16 08 2019 2:27:16

ПОНЯТИЕ И ПРОБЛЕМЫ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ КИБЕРТЕРРОРИЗМУ

Статья в формате PDF 262 KB...

14 08 2019 21:38:52

Бозаджиев Владимир Лукьянович

Статья в формате PDF 144 KB...

09 08 2019 0:40:37

ГИС ДЛЯ ОЦЕНКИ РИСКА В СИСТЕМАХ БЕЗОПАСНОСТИ

Статья в формате PDF 99 KB...

28 07 2019 7:22:37

ОБ ИССЛЕДОВАНИИ ЙОДИРОВАННОЙ ПОВАРЕННОЙ СОЛИ

Статья в формате PDF 100 KB...

26 07 2019 22:55:11

Викулина Мария Анатольевна

Статья в формате PDF 381 KB...

19 07 2019 23:50:28

РЕЛЬЕФ ОКРЕСТНОСТЕЙ Г. КАДНИКОВА

Статья в формате PDF 87 KB...

18 07 2019 15:20:43

КЛАССИЧЕСКАЯ ФИЗИКА НА ГНИЛОМ ФУНДАМЕНТЕ (КАТАСТРОФА В МЕХАНИКЕ )

1. Второй закон Ньютона в катастрофе это неоспоримый факт. 2. Нужно думать, что после такой катастрофы вся классическая физика полетит к чёрту, вместе с физиками, которые попытаются её защищать. 3. Учёные физики всех стран попали в капкан у них дилемма: или они признают теорию Ростовцева или им грозит скамья подсудимых за ложную науку и обман человечества. ...

17 07 2019 22:23:17

Статистические закономерности хронологии космонавтики

В статье описана и исследована методами математической статистики хронологическая аномалия космонавтики. Обоснован биномиальный закон распределения числа хронологических совпадений. Показано, что вероятность случайного появления рассматриваемых совпадений весьма мала. Метод исследования, применяемый в работе, преимущественно основан на статистическом анализе хронологии при помощи параметризации дат событий и проверки соответствующего критериального свойства. Используются параметры: условные номера дней с начала летоисчисления N, с начала года n и год Г. Основными информативными параметрами являются интервалы времени между событиями. Обоснован биномиальный закон распределения числа хронологических совпадений. Показано, что вероятность случайного появления рассматриваемых совпадений весьма мала. ...

14 07 2019 2:44:49

КРИПТОГРАФИЯ – ОТ ИЗБРАННЫХ К ШИРОКИМ МАССАМ

Статья в формате PDF 114 KB...

10 07 2019 0:19:29

ПЕРЕСЕЛЕНЧЕСКИЙ КАПИТАЛИЗМ В&#8239;США

Статья в формате PDF 320 KB...

07 07 2019 13:38:34

ВОДА И ЗДОРОВЬЕ

Статья в формате PDF 263 KB...

05 07 2019 7:12:54

ЭТИКА НОВОГО ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ

Статья в формате PDF 211 KB...

26 06 2019 17:21:22

О НАХОЖДЕНИИ ОБЪЕМОВ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

Статья в формате PDF 271 KB...

25 06 2019 18:42:55

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!