Пространственно-временная структура и излучение в барьерном разряде тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

МОСКОВСКИМ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ 1$СУ$$РСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

3 МАГ

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

ШЕПЕЛЮК ОЛЕГ СЕРГЕЕВИЧ

УДК 541.138 + 537.523

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ СТРУКТУРА И ИЗЛУЧЕНИЕ В БАРЬЕРНОМ РАЗРЯДЕ

02.00.04 - Физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

МОСКВА 199 6

Работа выполнена на кафедре физической хим) Химического факультета Московского государственно: университета им. М. В. Ломоносова.

Научные руководители: кандидат химических наук,

старший научный сотрудник Козлов К. В.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат химических наук, старший научный сотрудник Самойлович В. Г.

доктор химических наук, Кузнецова Л. А.

кандидат физико-математ! ческих наук Амиров Р. X.

Московский Энергетическ: Институт

Защита состоится д ^к 19 9 6 г. в / V " '"

заседании специализированного ученого совета

Д 053.05.59

в Московском государственном университете по адрес; 119899 ГСП, Москва, Ленинские горы, МГУ, Химическ:

факультет, ауд. % Д_.

С диссертацией можно ознакомиться в библиоте Химического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова.

Автореферат разослан " /'9 " 199 6 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат химических наук

Коваленко Ю.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Характерной особенностью барьер-го разряда, выделяющей его из ряда остальных газо-зрядных процессов, является относительно высокая эдняя энергия электронов (4-5 эВ) при низкой лпературе тяжелых частиц (молекул и ионов) близкой к лпературе электродов. При этом энергия, вложенная в зряд, выделяется в короткоживущих малоинтенсивных <рах микроразрядах. Сочетание всех этих условий тает барьерный разряд эффективным для осуществления акций конденсации: в нем можно проводить многие -ятки неорганических и органических синтезов, причем э1ч но при этом образуются весьма экзотические эдинения типа высших перекисей азота или серы. Легко эазуются в данном процессе также эксимеры инертных зов типа Аг2, Кг2, Хе2 и др. Но наибольшее спространение барьерный разряд получил в области эктросинтеза озона, применяемого в индустрии как алогически чистый окислитель.

К сожалению, высокий уровень энергозатрат на единицу одукта плазмохимического синтеза сдерживает широкое спространение различных технологий с использованием рьерного разряда в промышленности и других отраслях зяйства.

Очевидно, что задачу оптимизации технологий электро-нтеза можно решить, зная динамику развития газового зряда в разрядной полости реактора и кинетику хими-ских реакций, сопутствующих газовому пробою. К сопению сильная пространственная неоднородность и малая лтельность физико-химических процессов протекающих и пробое газового промежутка крайне затрудняют учение этого явления, что приводит к большим чальным неопределенностям в кинетических схемах, исывающих химические реакции в барьерном разряде. По-цимому этим объясняется и тот факт, что во многих ндаментальных работах, посвященных процессам в низированных газах, как то: монографии В. Л. ановского "Электрический ток в газе" ( М. ; Л., 1952), П. Райзера "Физика газового разряда" ( М., 1987) и . - об этом виде разряда даже не упоминается. Лишь в самое последнее время, благодаря применению временных физико-химических методов исследования, алось получить определенные представления о характере

и последовательности процессов в разрядном промежутке хотя во многом картина явления остается неполной.

Цель работы. Целью настоящей работы являлось выяс нение механизма и динамики развития микроразряда в во; духе, а также установление влияния величин разрядно1 промежутка, конфигурации и полярности электродов, сс держания озона и влажности рабочем газе на простраь ственно-временную структуру барьерного разряда.

Научная новизна.

Впервые для изучения механизма и развита электрического пробоя газового промежутка в барьернс разряде применен метод кросс-корреляционнс

спектроскопии в счете единичных фотонов и разработаь соответствующая методика проведения измерений.

Прямым экспериментальным методом установле! высокая воспроизводимость единичных микроразрядов барьерном разряде.

- Впервые получена пространственно-временная стру! тура барьерного разряда на межэлектродных зазорах меш ших 4-х мм.

Впервые экспериментально доказано налич! предпробойной стадии развития разряда в озонаторе.

- Впервые установлено влияние озона и влажности I пространственно-временную структуру микроразряда.

Практическая ценность. Результаты экспериментально: исследования пространственно-временной структуры микр< разряда в воздухе могут быть использованы п| разработке и проверке математических моделей барьерно: разряда, что, в свою очередь, позволит оптимизирова1 параметры разрабатываемых плазмохимических реакторов ] основе барьерного разряда. Кроме того, предложенный данной работе метод исследования барьерного разряд, может быть применен для изучения динамики и механиз! развития поверхностного и коронного разрядов.

Апробация работы. Основные результаты диссерт, ционной работы докладывались на 1У Международна симпозиуме по химии низкотемпературной плазмы высоко давления (Братислава, 1993), на XI Международн конференции по газовым разрядам и их применению (Токи 1995), и на Ежегодном конгрессе польского химическо общества (Люблин, 1995).

Публикации. По теме диссертационной работы опубл ковано 3 печатные работы.

Структура и объем работы. Диссертационная работа стоит из введения, пяти глав, выводов и списка тируемой литературы. Общий объем работы составляет 5 машинописных страниц, включая 96 рисунков, 5 блиц, библиографию в 81 ссылку и 4 Приложения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Глава 2

>временные представления о физико-химических процессах [ротекающих в барьерном разряде в воздухе и кислороде

На основе проведенного анализа литературных данных еланы следующие выводы:

- наиболее общим электрическим параметром, опре-ляющим эффективность плазмохимического реактора на нове барьерного разряда является активная мощность зряда вложенная в единицу объема газа в единицу емени (фактор удельной энергии)[1].

- пробой газового промежутка в случае электроот-цательных газов происходит в виде ансамбля случайным разом расположенных каналов - микроразрядов [2].

- поведение барьерного разряда в целом можно исывать как совокупность отдельных единичных микро-зрядов, представляющих собой независимые плазмо-мические микрореакторы, поскольку все микроразряды атистически идентичны [3].

- микроразряд имеет сложную пространственно-еменную структуру, определяющую дальнейшие физико-мические процессы в барьерном разряде [4].

Глава 3.

Установка для регистрации пространственно-временной структуры излучения барьерного разряда в воздухе

На основе метода кросс-корреляционной спектроскопии счете единичных фотонов и созданного ранее соответ-вующего экспериментального комплекса [5] разработана создана установка для регистрации пространственно-еменной структуры излучения барьерного разряда, торая включает в себя:

а) проточную разрядную ячейку (рис.1), с пальчиковыми электродами, имеющими радиус кривизны рабочей поверхности 5 мм (рис.2);

б) высоковольтного источника питания разрядной ячейки с рабочей частотой питания 2,5 кГц и плавной регулировкой напряжения;

в) газовой системы, которая обеспечивала стабильный поток газо-воздушной смеси через разрядную ячейку сс скоростью 50 л/ч и позволяла регулировать содержание е рабочем газе озона (до 1 объемного процента) у влажности;

раарео

Рис. 1. Разрядная ячейка.

иеталлический стеклянный

электрод электрод

Рис. 2. Электродные системы : а) - "стекло' "стекло"; б) - "стекло" - "металл"; 1 - стекляннг оболочка, 2 - графитовый порошок, 3 - металлическр стержень.

г) оптической системы, позволяющей проводить регистрацию кинетических кривых монохроматического

лучения (при заданной длине волны) большого

личества последовательно протекающих микроразрядов в деленной пространственной области межэлектродного омежутка и обеспечивающую временную синхронизацию гистрируемого излучения и микроразрядов;

д) селектора полярности, который разрешает системе гистрации обрабатывать электрические импульсы, иходящие на нее только при определенной полярности тающего напряжения;

е) системы регистрации и обработки данных, полненной в блоке "КАМАК" и связанной с ПЭВМ типа М.

Принципиальная схема экспериментального комплекса едставлена на рис.3.

система регистрации

Рис.3. Принципиальная схема экспериментальной :тановки.

Принцип работы установки заключается в основном в [едующем:

при горящем разряде, его изображение проецируется на юскость входной щели монохроматора. Ширина щели опре-¡ляет ширину участка изображения, подвергающегося изу-:нию. С помощью подвижной линзы-2 возможно сканирование юбражения разряда по входной щели. Монохроматическое ¡лучение, вышедшее из монохроматора регистрируется ФЭУ-работающем в счете фотонов. Временная синхронизация 1зряда осуществляется с помощью ФЭУ-1, срабатывающего 1 импульса света, сопровождающего каждый микроразряд, ютема щелей подобрана таким образом, чтобы на каждый 1кроразряд ФЭУ-2 регистрировала не более 0,1 фотона.При

выполнении этого условия (при фиксированном положени линзы-2), за некоторое время набора, получается кор ректная кинетическая кривая излучения (заданно монохроматором длины волны) разряда в выбранно

:роразряда, (рис.4).

- при подключенном селекторе полярности регистрируется излучение от разрядов определенной полярности питания.

- совокупность кривых излучения, полученных при сканировании изображения по плоскости входной щели мо-нохроматора составляет пространственно-временную струя излучения барьерног ктуру излучения статистичес-разряда в некоторой прос кого микр0разрЯда. транственной точке.

Глава 4

Методика проведения измерений пространственно-временно] структуры излучения барьерного разряда.

Приведена общая методика проведения измерений н экспериментальной установке, последовательност

операций ее юстировки и методы обработк экспериментальных данных.

Глава 5

Пространственно-временная структура излучения барьерного разряда.

В настоящей работе измерялась ПВС излучения от дв^ систем молекулярного азота - первой отрицательнс Ы2+(В2Ги+) и второй положительной Ы2(С3Пи~). Причем над: отметить, что последняя имеет интенсивность по крайне мере на два порядка выше. Для достижений этих состоян^ необходимо, чтобы в плазме присутствовали электроны энергиями, большими 19 и 11 эВ соответственно [6] (рис 5) .

Для конфигурации электродов типа "стекло-стекло ПВС излучения обеих систем азота имеет вид представленный на рис. б и качественно слабо зависит о величины межэлектродного промежутка. В случа металлического катода (анод-диэлектрик) ПВС излучени имеет практически такую же качественную структуру.

пространственной точке мш

Рис.

Кинетическая крива

В обоих случаях адии его развития:

разряде

можно выделить четыре

ев 2 >

^(Х1 5: ¿ >

, ,, „

ДЕ=1 I эВ

(О3 Пи)

СС3Г-Ги> ?------------Р-Т-, ( В^ П в > -<-

< « >

( ^ >

( 3 )

С >

Рис. 5. Схема элементарных процессов взаимодействия ектронов в плазме барьерного разряда с возбужденными молекулами азота. Учтены только иболее интенсивные полосы излучения ионизованного ), (2) и возбужденного молекулярного (3), (4) азота.

относительно длительное малоинтенсивное низко-ергетическое излучение вблизи диэлектрического анода; а) б)

V.

\

стекло катод

У//!. / / \

II 1/

\Vv\U

| I 1 ! ' \

¡ШхЬ

^ ' V- 1

1 хм

Ь^Ц/'^'У^17 стекло

К / /г*'_

_(_Ц_

анод стекло

■ У.

20

III-

А.

5р | врвия^ НС

вреня, не

I Г I ( 1 ■ I.

Рис. б. Пространственно-временная структура

злучения барьерного разряда. Воздух, 337 нм (а) и 391 1 (б), "стекло-стекло", зазор 1 мм, влажность - 50 р.м. 1-интенсивность излучения, 1П :1г.ж1=2.

- быстрое продвижение световой волны излучения от юда к катоду с одновременным ростом ее интенсивности;

появление яркого светового пятна над анодом с 1 з ким энергетическим потенциалом после прохождения гримера;

4

- затухание разряда;

В противоположность этому металлический анод (кaтo^ диэлектрик) вносит кардинальные изменения в структу{ разряда (рис. 7) . Величина зазора также не приводит качественному изменению данной структуры.

а) б)

Рис. 7. Пространственно-временная структу;

излучения, зазор 1 мм, влажность 50 Р-Р-1

Металлический анод. 337 нм (а), 391 нм (б), интенсивность излучения, 1п:1п+1=2.

Показано, что свечение разряда начинается задолго , электрического пробоя, причем на структу)

предпробойного излучения основное влияние оказыва( характер поверхности анода ( рис. 8).

Рост влажности не вносит существенных изменений структуру разряда, однако значительно (на 30-50: затягивает все процессы (рис. 9).

Содержание озона в воздухе (до 1 объемного процент, также не влияет на качественную структуру, ускоряя процессы на 20-40* (рис. 10)

В работе исследовалась также радиальная структу] разряда. Показано, что во всех случаях максимумы изл; чения расположены в центре канала, причем, в случ, металлического анода (стекло-диэлектрик) канал име! форму цилиндра, в то время, как при остальных конф] гурациях электродов наблюдается уширение канала прианодной и прикатодной (катод-диэлектрик) областя: При угасании разряда канал закрывается от внешн: радиусов.

а) б)

с. 8. Пространственно-временная структура излучения рьерного разряда. Псевдофотография, 337 нм, 1 мм, электрический анод(а) и металлический анод (б).

\

II'

геио }Ц—.ч под

анод

ю

Щ I:*' 1 "

ш

Ш\

I/

ч -\\

МИ I

!\м

и____

1

V

ашо II//

20

30

у | ^ | | 60 ВР1М(НС

Рис. 9. сы+15'С. ;лучения,

337 нм, точка 1-интенсивность

I г,: I - - • = 2 .

Мч, СТЕКЛО катод

;

1 1

ил'Й 'т, сЛк : 1 ХН

Л'Т || 4/// акоа стш»

и.'/ Г |, /1

0 10 20 30 40 50 60 врем, не

Рис. 10. 337 нм, содержа ние озона в воздухе 1% п объему.1-интенсивность излу чения, 1п: 1пц = 2 .

Глава 6

Пространственно-временная структура электрического пол: микроразряда. Механизм барьерного разряда.

Представляется очевидным, что развитие микроразряд в целом определяется динамикой пространственной временной структуры заряженных частиц в межэлектроднс промежутке, осевшими на электродах зарядами характеристиками питающего напряжения или, прои. говоря, пространчтвенно-временной структуре

электрического поля в газовой фазе. С другой сторонь временное распределение возбужденных частиц газа г межэлектродному промежутку по своей сути отражает, хот и сложным образом, динамику электрического поля.

В работе приведен метод расчета кинетики электр!/ ческого поля (с точностью до неопределенного множителя исходя из кинетики излучения азота' в состояниях С3Пи~

Теоретическое обоснование данного метода расчет было дано в работе [б] .

Полученные данные свидетельствуют о сложнс пространственно-временной структуре электрического пoJ в случае диэлектрического анода (рис. 11).

газлшя

а)

сМшзаци

б)

в)

стабилизация

стабилизация

! поля стеыо 1_тол

Рис. 11. Схемы пространственно-временной структу; электрического поля в газовом зазоре в воздухе, систе! "стекло-стекло" (а), "стекло (анод)-металл (катод (б), "стекло (катод)-металл (анод)" (в).

Совокупность представленных в настоящей диссерта ционной работе экспериментальных данных по простраи ственно-временной структуре излучения в микроразряде ПВС электрического поля в разрядном промежутке

зволяет предложить механизм развития разряда, который :тоит из следующих частей:

1. Темновая стадия, длительность которой составляет шчину, немного меньшую полупериода питания.

Под действием внешнего электрического поля и поля, зданного осевшими на поверхности электродов за преды-ций микроразряд электрических зарядов, с поверхности рода начинается эмиссия электронов, движущихся в травлении анода. Данный процесс можно назвать гмновой стадией микроразряда", поскольку

тряженности электрического поля недостаточно для сорения электронов до энергий электронно-тебательного возбуждения молекул газа. Хотя прямых ;периментальных данных о наличии данной стадии в зряде не имеется, косвенно она подтверждается зестным в физике эффектом "стекания" заряда с заря-чных электродов. Логично предположить, что стекание эяда осуществляется не только по поверхности электро-з, но и, в некоторой степени, в объем газа. Впрочем, тад данного процесса в перенесенный заряд и формование электрического поля явно незначителен, в зтности, в литературе не описано наличие какой-либо летной "подошвы" у токового импульса [4].

2. Предпробойная стадия, длящаяся несколько микро-<унд.

" дальнейшим ростом внешнего электрического поля энер-ч дрейфующих электронов также растет и, начиная с которого момента времени, становится достаточной для чизации молекул газа, и ,как следствие, образования ьемного положительного заряда в газовой полости пектроны дрейфуют к аноду значительно быстрее чем -сивные положительные ионы к катоду) . При этом эстранственная структура этого заряда определяется в шовном электрофизическими свойствами анода. Так, в /чае диэлектрического анода объемный заряд формируется авным образом у поверхности анода, что связано с кальным максимумом напряженности поля (и,

ответственно, более интенсивным размножением

ектронов) в прианодной области за счет положительного ряда поверхности анода, образованного при прохождении эдыдущего разряда. Данный эффект наблюдается на отографиях" ПВС излучения, где отчетливо виден ксимум светимости в прианодной области в случае

диэлектрического анода. По-видимому, эмиссионная сп< собность поверхности катода либо вообще не играет этом случае особой роли (во что трудно поверить), ли( эмиссионный поток электронов с металлического като, имеет тот же порядок величины что и электронный поток отрицательно заряженного диэлектрика.

В случае же металлического анода объемный заряд обр< зуется во всем объеме газового промежутка (излучен] разряда на этой стадии не имеет какой-либо структуры).

Отметим, что перенесенный заряд при любой конфиг; рации электродов весьма незначителен (вклад данн! стадии в общую светимость менее 1%, а в импульсе то: этот эффект вообще не зарегистрирован [4]).

3. Пробой газового промежутка, длительностью несколько наносекунд.

Начиная с некоторого момента времени коэффицие, размножения электронов становится больше единицы, ч приводит к лавинообразному нарастанию напряженное поля в межэлектродном зазоре. Причем, в случ диэлектрического анода интенсивное размножен: электронов начинается вблизи анода (где располож локальный максимум электрического поля), что приводит резкому росту величины объемного заряда в этой облает росту максимума поля и движению его в направлен катода со скоростью, существенно превышающей дрейфов скорость электронов. На картинах ПВО микроразря данный процесс отражается в виде быстрого движен световой волны, причем наиболее отчетливо катод направленный стример проявляется при съемке излучен от ионизованного азота.

Поскольку в случае металлического анода поле е разрядной зоне значительно более однородно (по-видимому, за исключением прикатодной области), тс коэффициент размножения электронов становится больше единицы практически одновременно во всем газовоь промежутке, что приводит к резкому увеличении объемного заряда и электрического поля во всеъ межэлектродном зазоре. Данный эффект проявляется ш "фотографиях" ПВС излучения неожиданным возникновение!* одновременно во всем газовом промежутке яркогс светового "столба", причем картина ПВС микроразряд£ практически одинакова

для излучения возбужденного, так и для изованного азота.

4 . Стадия переноса основной части заряда через овую среду и зарядка диэлектрика, длящаяся 10-20 осекунд.

С образованием ионизованного канала электрическое ротивление газа резко падает и электроны, вырванные действием электрического поля с поверхности катода йфуют в направлении анода, продолжая ионизировать ду. При этом динамика данной стадии определяется ктрофизическими свойствами электродов. Так, в случае метричной конфигурации электродов типа "стекло-кло", первые электроны, пришедшие на анод, оседают его поверхности, заряжая ее отрицательно, снижая е. С другой стороны, основное количество электронов, ающихся к тому моменту времени в объеме газа и у ерхности диэлектрического катода продолжают (хотя и леннее) дрейфовать в ослабленном поле к аноду, чем поверхность катода приобретает положительный яд, также ослабляя поле внутри разрядного межутка. Возникает ситуация, когда поверхность да, заряжаясь все более отрицательно, притормаживает жение электронов, а поверхность катода, имеющая сированный положительный заряд, хотя и замедляет ктронный дрейф, с удалением электронов от ожительного заряда ослабляет свое воздействие порционально квадрату расстояния. В конце концов, в оторой области пространства, расположенной ближе к ду, чем к катоду, образуется облако с высокой центрацией электронов с энергиями, выше энергии изации азота (малая часть) и ниже этого порога новная часть), но вполне способных их возбудить. На тветствующих картинах ПВС разряда (337нм) данная дия отражается интенсивным (интенсивность излучения 1,5-2 раза выше чем соответствующая величина в 1имере) световым пятном, с максимумом излучения :изи анода и захватывающим до трех четвертей :электродного пространства. При съемке на длине волны !91нм данное пятно хотя и проявляется в том же месте >лее прижато к анодной поверхности), но его ■енсивность уже на порядок ниже чем в стримере. На >тографиях" ПВС электрического поля.

положительного заряда, тормозящего движен: "отставших" электронов, что обеспечивает более быстр оседание значительного отрицательного заряда на анод диэлектрике. В связи с этим, поле вблизи анода пада быстрее и сформировавшееся у анода облако из электрон имеет относительно меньший энергетический потенциа, (впрочем, достаточный для возбуждения молекулярно азота) что находит отражение на картинах ПВС излучен (337нм) в виде относительно менее интенсивно светового пятна (максимум интенсивности в пятне име примерно такую же величину, что и в стримере Относительная интенсивность излучения в пятне при 3 91 еще ниже, чем та же величина в случае симметричн конфигурации электродов. На "фотографиях" ПВС поля эти моменты времени фиксируется "провал" электрическо поля во всем газовом промежутке.

Металлический анод интересен тем, что его повер ность не заряжается отрицательно (электро рассасываются всем объемом металла) и, как следстви ничто не препятствует большинству электронов, вырванн с поверхности диэлектрического катода, дружно покину газовый промежуток. Именно этим, по-видимом объясняется значительно больший переносимый заряд системе с металлическим анодом по сравнению с други электродными системами. Заметим, что на "отстающи электроны будут действовать тормозящие силы только счет положительно заряженной поверхности катод "Фотографии" ПВС излучения и поля подтвержда нарисованную нами картину - какая-либо структура данном виде разряда отсутствует.

5. Стадия стабилизации поля в прикатодной облает

длительностью в несколько десятков наносекунд.

За счет стримерной волны ионизации (анод диэлектрик) или за счет ухода электронов от катода аноду (анод-металл) в прикатодной области остает значительное количество положительно заряженных ионе медленно (примерно в 200 раз медленнее электроне дрейфующих к поверхности катода. За время наблюдеь (50 наносекунд) их движение практически незаметно, связи с этим в прикатодной области формирует область

:оких значений электрического поля, монотонно [дающая со временем.

з. Затухание разряда. Затухание разряда происходит по >е растекания зарядов по поверхности электродов и :дания на нее положительных ионов. При скорости :йфа положительных ионов порядка 1 мм/мкс весь >цесс занимает время в несколько микросекунд, что >ажается на "фотографиях" ПВС излучения (337нм) при гтельных временных развертках.

Цитируемая литература:

Филиппов Ю. В.//Вестн. Моск. ун-та. Сер. Химия.

1959. № 4. С. 153-186. Курбанов М. А. Электрический разряд в воздушном зазоре, ограниченном диэлектриками: Автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. Баку, 1974.

Самойлович В. Г., Гибалов В. И., Козлов К. В. Физическая химия барьерного разряда. Изд. Моск. ун-та, 1989

Heuser С. Zur Ozonerzeugung in electrichen Gasentladungen. 1985. PhD-Thesis, RWTH Aachen.

Dobryakov V. V. , Monyakin А. Р., Samoilovich V. G., Kuznetsova L. A. Proc. 3rd Int. Symp. on High Pressure Low Temp. Plasma Chem., Strasbourg, France, 1991, p. 113-119.

Creyton Y. "Pulsed positive corona discharges: Fundamental study and aplications to flue gas treatment". Ph. D.-Thesis, TU Eindhoven, The Netherlands, 1994.

ВЫВОДЫ

1. Методом кросс-корелляционной спектроскопии в гте единичных фотонов проведены систематические лерения пространственно-временных распределений эвой отрицательной и второй положительной систем эта в канале микроразряда в модельном озонаторе в здухе для разрядных промежутков в интервале 0.5, 1.0, D и 3.0 мм для конфигураций "стекло-стекло" и гекло-металл" обеих полярностей.

2. Обнаружена высокая воспроизводимость единичных кроразрядов, которая позволила установить пространст

венно-временную структуру отдельного микроразряда 1 основе результатов статистического метода.

3. На базе экспериментальных данных получены оцен] пространственно-временной структуры электрического по. в микроразряде.

4. На разрядном промежутке в 2 мм изучена радиальн, структура микроразряда и показано, что эффективш диаметр канала не более 0.5 - 1 мм.

5. Показано, что для всех изученных услов] (диэлектрический анод) развитие микроразряда протека! через ряд стадий, анализ которых позволил предложи1 следующий механизм:

а) регистрируемый процесс начинается вбли поверхности анода и длится несколько микросекунд;

б) от анода следует катодонаправленный стример дл: тельностью около 2 наносекунд, скорость которо составляет порядка 5*105 - 1*106 м/с;

в) у катода возникает и переформировывается катодн: слой, длительность этого процесса составляет 1-2 нан секунды;

г) в результате понижения электрического поля прои ходит затухание процесса.

6. Найдено, что для всех изученных условий (мета, лический анод) развитие микроразряда протекает чер ряд стадий, анализ которых позволил предложи следующий механизм:

а) регистрируемый процесс начинается во всем объе разрядного промежутка;

б) происходит пробой газового промежутк сопровождаемый интенсивным излучением.

в) в результате понижения электрического поля прои ходит затухание процесса.

7. Показано, что изменение концентрации озона от 0, до 1% по объему не вызывает существенных изменений пространственно-временной структуре микроразряда, приводит к ускорению всего процесса, при эт характерное время существования микроразря уменьшается на 40-60%.

8. Обнаружено, что изменение влажности в точках ро -140°С, -5 0°С и +15 °С не приводит к значительн изменениям пространственно-временной структуры, существенно затягивает время существования разряда 50-100%.

Основное содержание диссертации изложено в 5дующих публикациях:

L. Shepeluk О., kozlov К., Monyakin A., Dobryakov V. , noilovich V. "Fast kinetic spectroscopy of single ;rodischarge in an ozonizer". Proc. 4-th Int. Symp.

High Pressure Low Temp. Plasma Chem., Bratislava, jvakia, pp. 153-157, 1993.

2. Kozlov K., Shepeluk 0. and Samoilovich V. sectral-temporal evolution of the dielectric barrier scharge chanels in air at atmospheric pressure", э с. 11-th Int. Conf. on Gas Discharges and Their э., Tokyo, Japan, pp. 142-145, 1995.

3. kozlov K. , Shepeluk 0., Monyakin A., Dobryakov V., noilovich V. "Experimental study of statistical ;havior of separate microdischardes in air-fed jnizer". Proc. of Ann. Cong, of the Polish Chem.

Lublin, Poland, pp. 101-106, 1995.