Взаимодействие и устойчивость различных форм импульсного пробоя газов высокого давления

Курбанисмаилов, Вали Сулейманович

Взаимодействие и устойчивость различных форм импульсного пробоя газов высокого давления тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

Курбанисмаилов, Вали Сулейманович АВТОР

доктора физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Махачкала МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Взаимодействие и устойчивость различных форм импульсного пробоя газов высокого давления»

Автореферат диссертации на тему "Взаимодействие и устойчивость различных форм импульсного пробоя газов высокого давления"

На правах рукописи

КУРБАНИСМАИЛОВ ВАЛИ СУЛЕЙМАНОВИЧ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ИМПУЛЬСНОГО ПРОБОЯ ГАЗОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Специальность 01.04.04. - физическая электроника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

МАХАЧКАЛА 2004

Работа выполнена в Дагестанском государственном университете

Научный консультант: Член- корреспондент РАО,

доктор физико-математических наук, профессор Омаров О.А.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Александров А.Ф.

доктор физико-математических наук, профессор Синкевич О.А.

доктор физико-математических наук, профессор Атаев Б.М.

Ведущая организация: Институт высоких температур РАН

Защита диссертации состоится

« 3 2004 г. в М

в*

час на

заседании диссертационного совета Д 212.053.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Дагестанском государственном университете по адресу: 367000, г. Махачкала, ул. М. Гаджиева, 43а, конференцзал.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Дагестанского государственного университета.

Автореферат разослан

2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д. ф.-м. н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию самостоятельных импульсных разрядов в инертных газах, развивающихся в режиме распыления материала электродов в широком диапазоне изменения начальных условий.

Актуальность исследования. Постоянное внимание к электрическим разрядам, развивающимся в газах высокого давления, обусловлено, прежде всего, их широким распространением и перспективами применения в новейших областях науки и техники. Импульсные разряды нашли применение в устройствах различного назначения: они используются при разработке быстродействующих коммутаторов тока, в импульсных источниках света, предназначенных для метрологии быстропротекающих процессов, в устройствах квантовой электроники, в работе многочисленных управляющих приборов-коммутаторов и размыкателей электрического тока, фотохимии и т.д.

Именно в подобных исследованиях были установлены классические механизмы электрического пробоя газов - таунсендовский и стримерный [1]. Однако, в связи с усовершенствованием современной техники эксперимента существенно расширился диапазон представлений об импульсных разрядах, развивающихся в плотных газах.

С одной стороны, это относится к более детальному изучению таунсендовского и стримерного механизмов [2,3], а с другой - к обнаружению новых фундаментальных закономерностей. В частности, при инициировании самостоятельного разряда с предварительной ионизацией показана возможность реализации объемной формы горения при давлениях порядка атмосферного [4,5]. В результате исследования разрядов в активных средах эксимерных лазеров, а впоследствии и в чистых газах была обнаружена необычная форма разряда с объемным протеканием тока, в котором практически отсутствует контракция, — сильноточный диффузный режим (СДР) [6,7]. Плазма таких разрядов по причине своей сильной неравновесности нашла чрезвычайно широкое применение в качестве активной среды газовых лазеров.

Благодаря интенсивным исследованиям многих отечественных и зарубежных специалистов, получены обширные экспериментальные данные по физическим процессам в импульсных газовых разрядах. Измерены времена запаздывания и формирования разрядов с одноэлектронным и многоэлектронным инициированием, определены скорости распространения ионизационных фронтов в коротких и длинных промежутках; изучена динамика пространственной структуры тела свечения разрядов; определены состав газоразрядной плазмы и ее параметры; предложены различные механизмы контракции однородных объемных разрядов.

пробоя. Ограниченны сведения о таких параметрах переходной стадии, как сила тока, плотность тока.

Известно также, что введение легкоионизируемых примесей позволяет увеличить концентрацию электронов предыонизации и тем самым способствует улучшению однородности и устойчивости объемных разрядов (ОР). Для инертных газов роль таких примесей могут играть, в частности, пары металлов. В лазерах на парах металлов для ввода паров металла в зону разряда используются различные специальные методы, связанные с дополнительными энергозатратами и сложными техническими конструкциями [8]. В то же время следует отметить, что пары металла неизбежно появляются в разряде в процессе распыления материала электродов. Такие примеси могут существенно изменить динамику развития разряда, влияя на кинетику процессов как в приэлектродных областях, так и в объеме промежутка [9].

Для атомарных газов, особенно гелия и аргона, экспериментальных результатов по формированию искрового канала для таунсендовского, стримерного и объемного разрядов мало по сравнению с молекулярными газами. Недостаточно изучен процесс формирования и устойчивого горения ОР и СДР, а также характер их контракции в искровой канал.

Так как эти газы широко используются в качестве буферных газов в активных средах газовых лазеров, то дальнейшее исследование формирования импульсного пробоя в этих газах является весьма актуальной задачей, а именно представляет самостоятельный интерес исследование разнообразия наблюдаемых картин развития неустойчивостей объемных разрядов в широком диапазоне изменения начальных условий (величины поля, концентрации первичных электронов, давления газа, формы и материала электродов и т.д.).

С другой стороны, работу плазменных устройств во многом определяют процессы, происходящие в катодной области. Экспериментальное исследование и численное моделирование приэлектродных областей являются чрезвычайно сложной задачей, и теория этой области к настоящему времени не является завершенной. В этой связи необходимо продолжить такие исследования, чтобы понять природу плотных плазменных образований на электродах, выявить их влияние на устойчивость ОР и уточнить понимание процессов формирования катодного слоя и образования канала. Это послужит основой для создания подробной теории объемного разряда. Одними из наиболее информативных методов, позволяющих получать информацию о прикатодных процессах, являются спектроскопические методы. Наличие в спектре прикатодной плазмы спектральных -линий атомов и ионов материала электродов служит

подтверждением возникновения катодных пятен и распыления материала

электродов.

Таким образом, в качестве примеров разнообразия имеющихся в этой

области физики проблем, не получивших к моменту начала настоящей работы

должного объяснения, можно отнести следующие:

1. Отсутствие в научной литературе единого мнения о механизме формирования и развития начальных стадий стримерного пробоя, недостаточность работ по развитию теории процессов, приводящих к возникновению катодной области и данных о механизмах формирования катодного слоя в импульсных разрядах высокого давления.

2. Многообразие различных механизмов формирования и устойчивого однородного горения ОР, а также характера его контракции в искровой канал.

3. Существование необычной формы разряда - сильноточного диффузного разряда (СДР), в котором фактически отсутствует контракция.

4. Многообразие элементарных процессов, протекающих в ОР, и трудность их экспериментального и теоретического исследования.

5. Отсутствие в научной литературе данных относительно влияния примесей материала электродов, неизбежно поступающих в разряд при распылении материала электродов как на динамику развития разряда, так и на кинетические процессы в приэлектродных областях и в объеме промежутка.

В этой связи цели настоящей работы заключались в следующем:

1. На основе использования теоретических моделей и получения необходимого объема экспериментальных результатов дать целостное физически непротиворечивое описание начальных стадий импульсного пробоя в инертных газах среднего и высокого давления.

2. Выявить физические механизмы, объясняющие взаимосвязь различных форм импульсного пробоя газов высокого давления и их устойчивость, способы увеличения предельных значений удельного энерговклада, а также дать анализ процессов, протекающих на электродах и в при катодных областях, и их роли в поддержании и развитии неустойчивостей объемного разряда.

3. В широком диапазоне изменения начальных условий (величины поля, концентрации первичных электронов, давления газа, формы и материала электродов и т.д.) проследить за динамикой формирования и развития искрового канала для таунсендовского, стримерного и объемного механизмов пробоя.

4. Провести исследование спектрального состава излучения приэлектродной плазмы и кинетики ее формирования в режиме распыления материала электродов. Особое внимание предполагается уделить процессу перехода ОР в СДР.

5. Изучить роль различных элементарных процессов в общей кинетике образования заряженных и возбужденных частиц в плазме объемного разряда в гелии атмосферного давления, а также провести детальный анализ релаксационных процессов в различных типах распадающихся разрядов с учетом влияния паров материала электродов.

Объектами исследования явились свободнорасширяющиеся самостоятельные импульсные разряды в межэлектродных промежутках (1-3 см) в .инертных газах в диапазоне давлений 1-5 атм и прикладываемых полей 3-25 кВ/см; поперечный наносекундный разряд с щелевым катодом в инертных газах и их смесях в диапазоне давлений (1-100) Тор и амплитудой поля до 16 кВ; наносекундные разряды в длинных разрядных промежутках, ограниченных стенками разрядной трубки, с амплитудой импульсов тока до 400 Л.

Методы исследования. Для решения поставленной задачи был принят комплексный подход, включающий использование различных экспериментальных методов: электрических, спектральных и оптических с пространственно-временным разрешением около 10 не. Концентрация электронов на стримерной стадии и на стадиях формирования и горения объемного разряда определялась по плотности тока, а на более поздних стадиях коммутации измерялась по штарковскому уширению спектральных линий водорода (Нр) и гелия (Hell 468,6 нм); температура электронов в искровом канале определялась методом относительных интенсивностей; характеристики оптического излучения плазмы исследовались методом лучеиспускания; концентрация возбужденных атомов, а также молекулярных комплексов рассчитывалась теоретически на основе разработанных моделей и алгоритмов их реализации.

Достоверность научных результатов и обоснованность научных положений базируется на использовании современных средств диагностики с высоким временным и пространственным разрешением, на фундаментальных физических законах, положенных в основу разработанных математических моделей, согласованности результатов численных моделей с имеющимися данными других авторов, систематичности экспериментальных и теоретических исследований в широком диапазоне начальных условий для различных газовых сред, соответствии результатов теоретических исследований результатам эксперимента.

Сочетание численных и экспериментальных методов исследования и их соответствие с имеющимися данными других авторов подтверждает достоверность полученных результатов.

Научная новизна исследования. В результате проделанной работы впервые получены следующие результаты:

1. Проведено систематическое исследование оптических, спектральных и электрических характеристик импульсных объемных разрядов в инертных газах высокого давления и выявлены основные закономерности формирования искрового канала в различных видах разрядов: таунсендовском, стримерном и объемном в диапазоне напряжений от статического пробойного до перенапряжений в сотни процентов.

наблюдаются разнообразные объемные формы горения импульсных разрядов со свойствами, присущими как нормальным, так и аномальным тлеющим разрядам. Показано, что объемный разряд в Не представляет собой аномальный тлеющий разряд с высокой плотностью тока (и102А/см2) и предельным удельным энерговкладом

атм, см и не зависит от того,.каким начальным отношением Е/р и сече-

нием в , разряд задается. При этом ионизационная способность электрона (а-коэффициент ударной ионизации) максимальна и оптимальны условия для размножения электронов.

4. Обнаружено, что при высоких удельных энерговкладах £0,1 Дж/см3, полях

кВ/см и значительных перенапряжениях объемный

разряд в Не переходит в необычный режим объемного горения -сильноточный диффузный режим, в котором практически отсутствует контракция и который характеризуется высокой концентрацией электронов »(1-5)'1015 см"3, плотностью тока, «(102—103) А/см2 и длительностью объемного протекания тока

5. Обоснованы и разработаны вычислительные алгоритмы как для моделирования импульсного разряда в гелии, так и для моделирования развития разряда в парах металла, возникающих в процессе электрического пробоя при распылении разрядных электродов. Изучена кинетика заряженных и возбужденных частиц в объемном разряде. Впервые проведено численное моделирование стадии формирования катодного слоя объемного разряда в гелии. Экспериментально и расчетами показано, что формирование объемного разряда в гелии с предыонизацией происходит в процессе движения одной катодонаправленной волны ионизации, а основным процессом, обеспечивающим ток проводимости с катода на стадии формирования, является фотоэмиссия.

6. Детально исследован спектр излучения приэлектродной плазмы объемного разряда в гелии, и изучена кинетика заселения возбужденных состояний атомов паров материала электродов, формируемых в разряде в процессе электрического пробоя. Обнаружен различный характер формирования спектрального излучения атомов алюминия и железа. Показано, что на спектральных линиях излучения атома алюминия существует рекомбинационный максимум.

7. Исследована релаксация плазмы наносекундного разряда в полом катоде при средних давлениях (1-100 Тор) с парами материала электродов и показано, что рост концентрации паров металла приводит к росту энергетических потерь электронов и уменьшению по давлению границы перехода функции

распределения от нелокальной к локальной. Кроме того, увеличение относительного содержания паров металла и давления газа приводит к увеличению параметра релаксации К, который определяет потери энергии электронов в упругих и неупругих столкновениях с атомами исследуемого газа и паров металла.

Научная и практическая ценность работы определяется актуальностью темы и научной новизной проведенных в диссертации исследований. Результаты выполненных комплексных экспериментальных и теоретических исследований изученных разрядов будут способствовать дальнейшему развитию физических представлений об импульсных разрядах, развивающихся в газах высокого давления (порядка атмосферного), в частности, объяснению наблюдаемых больших скоростей распространения фронтов свечения в плотных газах, распространения ионизации в сторону катода и получения объемных форм разрядов при атмосферных давлениях, используемых для инициирования газовых ОКГ.

Полученные в работе новые результаты о характере контракции объемного разряда и режимах горения сильноточного диффузного разряда могут быть использованы для устранения неоднородности плазмы и улучшения характеристик газовых лазеров и систем их инициирования, а также позволят изучить кинетику развития разряда, моделировать развитие различных стадий пробоя в широком диапазоне изменения начальных условий.

Результаты исследования спектрального состава излучения приэлектродной плазмы (плазма паров металла, образуемая при распылении электродов) представляют интерес для получения стимулированного излучения в УФ областях спектра. Поэтому целесообразно продолжить исследования с целью применения спонтанного излучения эксимерных молекул буферного газа, концентрация которых в ОР по оценкам составляет 20-30% от концентрации электронов, для возбуждения атомов паров металла электродов.

На защиту выносятся:

1. Результаты исследования физического механизма формирования однородного плазменного столба и катодного слоя самостоятельного объемного разряда в гелии, а также механизм инициирования и развития неустойчивости ОР в гелии; модель формирования катодного слоя самостоятельного объемного разряда в гелии и алгоритм ее теоретического решения; модель формирования объемного разряда в гелии с предыонизацией, в основе которой лежит процесс движения одной катодонаправленной волны ионизации, скорость которой определяется интенсивностью накопления положительных ионов на фронте волны, а основным процессом, обеспечивающим ток проводимости с катода на стадии формирования, является фотоэмиссия с катода.

измеренных предпробойных токов для таунсендовского и стримерного разрядов с пространственно-временной динамикой формирования начальных стадий разряда. Экспериментальное обоснование существования для объемного разряда в Не безразмерной величины Tr(Ur-I)/(spd), которая однозначно отображает взаимосвязь параметров горения объемного разряда с начальными условиями и является константой в пределах изменения значений см и произвольных значений

начального отношения Е/р и сечения s разряда. При этом ионизационная способность электрона максимальна и оптимальны условия для

размножения электронов. 3 Кинетика релаксации плазмы объемного разряда высокого давления в парогазовых смесях гелия (He-Fe, He-Cu), обусловленная выбросом паров материала электродов в плазму; механизмы ионизационной релаксации в поперечном наносекундном разряде с щелевым катодом в парогазовых смесях инертных газов.

4. Обнаруженный впервые при больших удельных энерговкладах 2: ОД Дж/см3, полях Ео^ Е,ф»12 кВ/см и значительных перенапряжениях (W > 300%) факт существования необычного режима горения разряда в Не - сильноточного диффузного режима, в котором практически отсутствует контракция и характеризуется высокой концентрацией электронов » (1-5)-1015 см"3, плотностью тока « (102-103) А/см2 и длительностью однородного объемного горения

5. Результаты проведенного впервые детального исследования спектра излучения приэлектродной плазмы объемного разряда в гелии и кинетики заселения возбужденных состояний атомов паров материала электродов, формируемых в разряде в процессе электрического пробоя.

6. Разработанные и реализованные математические модели для анализа кинетики процессов в плазме самостоятельного объемного разряда в гелии высокого давления с учетом распыления материала электродов, позволяющие рассчитывать характерные значения различных компонент плазмы (концентрация электронов, атомарных и молекулярных ионов, заселенности возбужденных состояний атомов, эксимерных молекул гелия, средней энергии электронов и величины электрического поля) на стадиях формирования и объемного горения.

Личный вклад автора. Личный вклад автора в работы, на основе которых написана диссертация, является определяющим. Все результаты экспериментов и расчетов, представленные в диссертации, получены непосредственно автором или при его определяющем личном участии. Анализ всего цикла работ, выводы диссертации и основные положения, выносимые на защиту, также принадлежат автору.

Апробация результатов исследования и публикации. Материалы, содержащиеся в настоящей диссертационной работе, докладывались на ежегодных научных конференциях Всесоюзных

конференциях по физике низкотемпературной плазмы (Ташкент, 1987,

Минск,1991), на XII Республиканской конференции молодых ученых Дагестана (Махачкала, 1988), на ГУ, Y, VI, Y1I Всесоюзных конференциях по физике газового разряда (Махачкала, 1988, 0мск,1990, Казань,1992, Самара,1994), на XX Международной конференции по явлениям в ионизованных газах (Пиза, 1991), на II, III, IV Международных конференциях по физике плазмы и плазменным технологиям (Минск, 1997, 2000, 2003), на Всероссийских научных конференциях по физике низкотемпературной плазмы (Петрозаводск, 1998, 2001, 2004), на региональной конференции по физике межфазных явлений (Нальчик, 1998), на IX, X Всероссийских конференциях по физике газового разряда (Рязань, 1998, 2000), на научной сессии межведомственного совета РАН по комплексным проблемам физики, химии и биологии (Ростов, 1998), на II Международной конференции по проблемам и вопросам прикладной физики (Саранск, 1999), на I, II, III Всероссийских конференциях по физической электронике (Махачкала, 1999, 2001, 2003), на научной конференции ДНЦ РАН, поев. 275-летию РАН (Махачкала, 1999), на I, II и III Международных конференциях по фазовым переходам и нелинейным явлениям в конденсированных средах (Махачкала, 2000, 2002, 2004), на XXX и XXXI Всероссийских конференциях по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу (Звенигород, 2003, 2004), на VI Международной конференции по импульсным лазерам на переходах атомов и молекул (Томск, 2003), а также на научных семинарах ДГУ, МГУ~ ИВТ РАН, МЭИ, ИОФ РАН.

Основные материалы диссертационной работы отражены в 48 печатных работах, в том числе в 22 статьях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения; содержит 319 страниц, включая 84 рисунков и 16 таблиц. Список цитируемой литературы насчитывает 293 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы основные задачи и цели исследования, а также основные положения, выносимую на защиту, показана научная новизна полученных результатов. Приводится краткое содержание диссертации.

В первой главе приводятся экспериментальные и теоретические результаты, описывающие формирование таунсендовского, стримерного и объемного разрядов в инертных газах высокого давления. Описаны использованные в работе методы диагностики основных параметров разрядов.

Начальная концентрация электронов, создаваемая внешним ионизатором, в который вкладывалась энергия 0,3 - 0,4 Дж, оценивалась по измеренному току в разрядной цепи при постоянном напряжении на промежутке (100-300 В). При этом скорость дрейфа электронов как функция отношения Е/р считалась известной [9], а сечение разряда определялось по диаметру электродов. Для улучшения отношения сигнал/шум и согласования с передающим кабелем применялся эмиттерный повторитель на высокочастотном транзисторе. По известному сечению разряда и измеренному току определялась средняя плотность тока и концентрация электронов. Скорости распространения разряда

и пространственно-временная структура его развития регистрировалась с помощью фотоэлектронного регистратора ФЭР2-1.

Изучены режимы и пространственные формы исследованных разрядов в широком диапазоне изменения начальных условий. Показано, что напряжение на разрядном промежутке имеет две фазы изменения: а) быстрая фаза изменения напряжения, связанная с пробоем; б) квазистационарная фаза, в течение которой напряжение и ток разряда постоянны (§1 1).

При атмосферном давлении без предыонизации определена граница по напряжению, выше которой пробой развивается по стримерному механизму (§1.2). Известно, что результаты измерения времен формирования позволяют определить механизм пробоя. Поэтому для каждого значения напряжения на исследуемом промежутке измерялись времена формирования (времена запаздывания) как при наличии предыонизатора, так и без него. Оказалось, что наиболее существенное изменение величин времен формирования происходит в интервале напряжений от 5 до 6 кВ (при d=l см, р=760 Тор). Можно предположить, что в этом интервале происходит смена механизма пробоя от таунсендовского к стримерному. Так как при таунсендовском механизме в формировании разряда основную роль играют вторичные процессы на катоде, которые обеспечивают непрерывный рост тока разряда, то времена формирования (точнее - времена запаздывания) таунсендовского разряда должны зависеть от материала электродов. Зависимость времен формирования разряда от напряжения на разрядном промежутке для разрядных промежутков с медными и алюминиевыми электродами показывает, что при обе

кривые практически сливаются, что указывает на стримерный механизм пробоя.

Одновременно с измерением времен формирования (запаздывания) разряда проводились измерения других параметров (предпробойных токов, свечения промежутка с пространственным и временным разрешением, спектрального состава излучения и т.д.).

На рис.1 показана характерная осциллограмма предпробойного тока (Ео=6 кВ/см) и сопоставленные с ней фотографии свечения предпробойной стадии разряда. Исследование роста тока на предпробойных стадиях позволяет проследить за развитием ионизации в промежутке, а при известной геометрии разряда оценить концентрацию электронов на различных стадиях. Как видно из рис.1, первое регистрируемое свечение возникает на аноде при токах «0,2 А, что соответствует концентрации электронов Зона свечения,

распространяясь со скоростью 108 см/с, перекрывает весь промежуток. Скорость нарастания тока на этой стадии 5-Ю8 А/с. Сопоставление динамики изменения тока с пространственно-временными картинами развития разряда позволило предположить следующий механизм формирования стримерного пробоя в гелии. На первом этапе при нарастании ионизации в лавине до электронных концентраций = 1012см3 создаются условия лавинно-стримерного перехода [1] (радиус лавины становится соизмеримым с радиусом Дебая, На втором

1А13 "3

этапе, когда концентрация электронов у анода достигает значения =10 см , создаются условия для перехода ионизированного газа у анода в плазменное

состояние (выполняется условие гл»Гд), т.е. происходит экранировка внешнего поля на дебаевской длине.

Появление плазмы перераспределяет электрическое поле, усиливая его в пространстве, не занятом плазмой.

Электроны, образованные на границе излучением плазмы, дают начало новым лавинам в усиленном поле, обеспечивая тем самым распространение плазменной области в глубь промежутка.

Наиболее ясное представление о динамике ионизационных процессов дают пространственно-временные исследования свечения газоразрядного промежутка. В §1.3 представлены пространственные формы разрядов и методы их регистрации.

Для создания и поддержания устойчивого объемного разряда экспериментальная установка позволяет обеспечить однородность электрического поля межэлектродного пространства, создать высокий уровень предыонизации, удовлетворяющий условию перекрытия электронных лавин, уменьшить длительность высоковольтных импульсов, прикладываемых к промежутку, подобрать материал электродов для обеспечения однородной воспроизводимости вторичных электронов с катода.

В приведены эопограммы

формирования пробоя в условиях интенсивной предыонизации, и наибольшее внимание уделяется динамике формирования самостоятельного объемного разряда и анализу полученных результатов

Сопоставление пространственных картин с электрическими характеристиками показывает, что при облучении промежутка внешним ионизатором (ионизатор расположен сбоку от оси основного промежутка, электроды сплошные) первое регистрируемое свечение возникает на

аноде через 40 не (для ио=10 кВ)

характерным размером ~а"' (а-коэффициент ударной ионизации), которое в дальнейшем в виде диффузного свечения распространяется к катоду. При прохождении фронта диффузного свечения выравнивается распределение концентрации плазмы по длине зазора, при этом формируется столб квазистабильного тлеющего разряда и область прикатодного падения потенциала (см рис.2 а) Таким образом разряд переходит в следующую фазу -фазу объемного горения. В процессе формирования ОР наблюдается спад напряжения до некоторого квазистационарного значения - напряжения горения ОР. В результате уменьшается скорость ионизационных процессов в столбе разряда и устанавливается состояние, когда процессы рождения заряженных

предпробойной стадии разряда в гелии (р=1 атм, 1*0=6 кВ, ё=1 см)

после приложения внешнего поля с

частиц компенсируются процессами их гибели. На этой стадии основные характеристики разряда остаются постоянными.

В случае расположения внешнего ионизатора за анодом (на расстоянии 1,52 см, вклад энергии «0,04 Дж/см3) формирование ОР происходит путем объемной ионизации газа в однородном поле. В этом случае при малых напряжениях пробоя 1)о<6 кВ разряд горит стационарно и характеризуется высокой однородностью свечения (рис.2 б, фото1) и длительностью горения. При напряжениях и&>6 кВ и плотностях тока ¡¡> 40 А/см2 формируются диффузные каналы, привязанные к катодным пятнам, и разряд переходит в канальную форму (рис.2 б, фото 2,3).

Если катодное пятно возникло на фоне однородного горения разряда, то искровой канал образуется, как правило, в два этапа. Вначале в промежутке формируется диффузный канал, привязанный к катодному пятну (см. рис.2 б, фото 2). На втором этапе со стороны катода вдоль диффузного канала прорастает высокопроводящий контрагированный искровой канал, яркость свечения которого соизмерима с яркостью свечения прикатодной плазмы. Обнаружено также, что при увеличении числа катодных пятен появление искрового канала в промежутке задерживается. Это происходит потому, что ток объемного разряда распределяется одновременно на несколько катодных пятен, в результате чего плотность тока в отдельном диффузном канале уменьшается и оказывается недостаточной для распространения искрового канала. Расположение нитевидных диффузных каналов носит случайный характер, что особенно заметно при больших перенапряжениях: отдельные каналы наблюдались с изгибами и по мере прорастания имели тенденцию к расширению в головной части.

12 3 4

Рис.2. Покадровые картины формирования ОР в Не при ио= 15 кВ (а) и интегральные картины свечения промежутка (б)

При напряжениях на промежутке и выше на аноде возникают

анодные пятна и привязанные к ним диффузные каналы размерами мм, (возможно, определяемые размерами ячеек сетчатого анода), которые распространяются к катоду. Встречаясь в промежутке, они образуют каналы с большей яркостью свечения и размерами 2г»0,5 мм. Количество прикатодных нитевидных каналов тем больше, чем выше однородность поля. Из этой группы каналов, как правило, выделяется один, по скорости своего развития заметно опережающий все остальные. Когда такой канал достигает противоположного электрода, ток в канале резко возрастает, и развивается пробой газового промежутка с образованием яркого дугового канала. В условиях экспериментов наиболее мощные каналы, замыкающие разрядный промежуток, чаще всего образуются у катода.

Эксперименты показывают, что картины перехода объемного состояния разряда в контрагированное весьма разнообразны и зависят от состава и давления газа, конструкции разрядных электродов, режимов горения и типов разрядов. Следует отметить, что пробой разрядного промежутка всегда происходит только по основному каналу, а ответвленный остается в незавершенной фазе. Неоднозначность в формировании объемного разряда при различных способах расположения подсвета связана с неоднородностью начальной концентрации, создаваемой подсветом.

В 1.6 приведены результаты экспериментальных исследований

электрических характеристик разряда. В зависимости от прикладываемого внешнего поля и давления газа определены критические значения плотности тока, концентрации электронов и удельных энерговкладов, выше которых ОР контрагируется в искровой канал. Далее приводятся экспериментальные результаты о времени зажигания разряда, энерговкладе в объемный разряд, влиянии начальных условий на длительность и устойчивость объемной фазы разряда. Показано, что объемный разряд в Не представляет собой аномальный тлеющий разряд с концентрацией электронов я1013-1014 см"3 и высокой плотностью тока (®102 А/см2), длительность и устойчивость которого определяется критической плотностью тока и предельным

удельным энерговкладом и не зависят от того, каково внешнее поле

и сечение разряда. Напряжение горения объемного разряда составляет ЦлгЗООО В при р=1 атм, см и не зависит от величины приложенного поля при постоянном давлении газа в промежутке. С ростом давления напряжение горения объемного разряда линейно возрастает. Несмотря на значительные энерговклады в объемный разряд его сопротивление остается постоянным и уменьшается с

ростом пробойного напряжения.

Во второй главе диссертации приводится краткое описание экспериментальной установки и методов измерений параметров плазмы импульсных разрядов атмосферного давления по спектрам излучения. Диагностический стенд включает в себя вакуумную систему, спектрографы (СТЭ-1, ДФС-458 С), монохроматоры (ДМР-4, МДПС-3), генератор импульсов

напряжения с амплитудой до 30 кВ и фронтом нарастания «10 не, фотоумножители (ФЭУ-29, ФЭУ-30, ФЭУ-77, ФЭУ-79, ФЭУ-87), разрядные камеры с кварцевыми окнами, скоростные и высоковольтные осциллографы, систему синхронизации и предыонизации (создаваемая плотность электронов no«107- 108 см'3).

Здесь же приводится описание фотоэлектрического метода записи спектра излучения разряда с временным разрешением »10 не. Обосновываются также основные методики измерений, и анализируются их погрешности.

В §2.1 обсуждаются результаты спектроскопических исследований объемных и контрагированных разрядов. В разряде в гелии наиболее интенсивными спектральными линиями, возбуждаемыми в видимой области спектра, являются линии Hel: 667,8; 587,6; 501,6; 492,2; 447,1 нм, а в близкой УФ области линия Hel 388,9 нм. В искровом канале хорошо регистрируется наиболее яркая линия ионизованного гелия Hell 468,6 нм.

Режим протекания тока однозначно взаимосвязан с пространственной формой и типом разряда: в ОР ток носит апериодический характер, в контрагированном разряде устанавливается колебательный режим затухания тока, который определяет продолжительность свечения разряда.

Установлено, что интенсивность свечения объемного разряда слабо зависит от величины внешнего поля. Атомарная линия Hel 587,6 нм имеет три характерных максимума (см. рис.3 а), а другие - два, например, линия Hel 501,6 нм (см. рис.36), при этом первые максимумы линий повторяют соответствующие максимумы тока, а третий - рекомбинационный и возникает в момент, когда напряжение на промежутке Uo упало до нуля, и связан только с процессами рекомбинации.

На фазе сильноточного диффузного разряда и в искровом канале интенсивности спектральных линий возрастают, возбуждаются достаточно интенсивно ионные линии гелия Hell 468,6 нм и 320,7 нм. Изменение ионных линий во времени повторяют ход изменения разрядного тока и на стадии объемного разряда слабо зависят от внешнего поля.

С ростом давления газа в промежутке наблюдается увеличение интенсивности излучения атомарных и ионных линий Не, связанное с падением температуры электронов в плазме и охлаждением электронов в упругих столкновениях с атомами Не, а также некоторым возрастанием концентрации п,. в этих условиях.

Возникновение ионных линий гелия рассматривается как доказательство возрастания температуры при образовании искрового канала.

Наличие в спектре прикатодной плазмы спектральных линий атомов и ионов материала электродов (паров алюминия и железа) является следствием возникновения катодных пятен и распыления материала электродов. Одновременная регистрация интенсивности излучения и импульса напряжения позволила определить момент возбуждения спектральных линий в разряде относительно момента приложения напряжения. Обнаружено, что на временной

зависимости интенсивностей линий атомов алюминия (А I 396,1 нм; 394,4 нм) наблюдаются два максимума (см. рис.4 а), а железа - один (см. рис.4 б).

Рис.3 а. Характерные временные зависимости интенсивности спектральной линии Не1 587,6 нм (верхний луч - в отн ед.) и тока разряда (нижний луч - 30 А/дел) при начальных условиях: ио=9 кВ, <И1см, р=760 Тор. Развертка -1 мкс/дел.

Рис.36. Характерные временные зависимости интенсивности спектральной линии Не1 501,6 нм (верхний луч- в отн ед) и тока разряда (нижний луч - 30 А/дел) при начальных условиях: Uo=9 кВ, <1=1 см, р=760 Тор. Развертка - 0,5 мкс/дел.

Для определения времени запаздывания формирования катодного пятна (КП) синхронно с током или напряжением разряда регистрировались интенсивности следующих спектральных линий материала электродов алюминия и железа: А1 I 396,1 нм; 394,4 нм, Бе 1364,5 нм; 344 нм.

Рис.4. Характерные временные зависимости интенсивностей спектральных линий алюминия (а) (амплитуда напряжения 4 кВ) и железа (б) вблизи катода

Так как длительность однородного горения ОР зависит от величины прикладываемого поля, были исследованы интенсивности спектральных линий материала электродов при различных значениях отношения Е/р совместно с

импульсом напряжения на промежутке. Экспериментально установлены общие закономерности в спектральных линиях материала электродов. Показано, что второй максимум на осциллограмме спектральной линии алюминия имеет рекомбинационную природу.

Рассмотренные результаты позволяют заключить, что при увеличении перенапряжения (Uo-U^/Ücr (UCT- напряжение статического пробоя) уменьшается время формирования катодного пятна, обусловленное увеличением прикатодного падения потенциала и плотности тока разряда.

В §2.3 приведены результаты расчетов степени однородности плазменного столба в зависимости от величины поля, давления газа и концентрации электронов предыонизации. Здесь же с учетом флуктуации как количества электронов в отдельных лавинах, так и флуктуации в пространственном распределении лавин получены условия и определены механизм формирования однородного разряда.

Детально исследована динамика оптического излучения поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом (§2.4). Обоснован выбор формы полого катода и расстояния между электродами для обеспечения устойчивого горения объемного разряда при средних давлениях газа. Исследования выполнены в разрядах в гелии и аргоне при давлениях 1-100 Тор. Получены пространственно-временные картины формирования разряда с щелевым катодом с наносекундным временным разрешением при различных прикладываемых напряжениях. Определены условия, при которых в гелии и в аргоне формируются ОР, искровые каналы и катодные пятна.

В §2.5 рассматриваются результаты спектральных измерений концентрации и температуры электронов в искровом канале и в СДР. Концентрация и температура электронов на более поздних стадиях развития определялись соответственно по штарковскому уширению контура линии Hell 468,6 нм и по методу относительных интенсивностей.

В третьей главе диссертации рассматриваются механизмы электрического пробоя газов высокого давления.

Большое количество экспериментальных исследований пробоя газов высокого давления привело к обилию данных о характере зарождения и развития стримеров. Обзор этих , работ, посвященных в основном вольтамперным и оптическим характеристикам разряда, дан во многих монографиях, в частности в

Как показывают наши исследования, с приложением импульса напряжения к плоскому промежутку начинается ионизационное размножение заряженных частиц в узком канале, начальные стадии которого можно разделить на три этапа: первый соответствует росту концентрации электронов примерно до «10й см"3 (развивается лавина ионизации); второй - это переход лавины в плазменное состояние, распространяющееся к электродам со скоростями большими, чем скорость дрейфа лавины; третий этап связан с дальнейшим ростом концентрации заряженных частиц до «1013 см"3, при которой происходит

экранировка внешнего поля в плазменном образовании Каждый из этих этапов можно рассматривать как распространение волны ионизации (§3 2)

Таким образом, второй этап развития теории стримерного пробоя связан с возникновением плазменной модели пробоя газов высокого давления. В отличие от классической теории, согласно этой модели в плазменной области лавины происходит быстрая дебаевская экранировка внешнего поля и, как следствие, быстрое охлаждение электронов Вызванный охлаждением электронов процесс рекомбинации приводит к появлению интенсивного ионизирующего излучения и другому характеру распространения стримера.

В заключение отмечается, что стримерный пробой происходит при амплитудах электрического поля больших минимального значения которое определяется условием перехода лавины в плазменное состояние к моменту достижения лавиной анода. С другой стороны стример не развивается при некотором максимальном значении при котором реализуется режим

непрерывного ускорения электронов

Рис.5. Последовательные стадии развития плазменной области в гелии при полях

Поскольку для разряда в гелии кВ/см является нижней границей

существования стримерного пробоя, то на рис.5 приведены последовательные стадии развития плазменной области при полях 6 кВ/см (а), 10 кВ/см (б) и 14 кВ/см (в). Во всех случаях наблюдаются формирование и развитие узких, диаметром 0,1-0,2 см, плазменных образований. С ростом напряженности поля число этих образований увеличивается (ср. а и б на рис.5). Радиус плазменного образования по мере его распространения увеличивается за счет амбиполярной диффузии.

Образование катодного пятна (последний кадр, рис.5 а) приводит к распространению искрового канала, т.е. имеет место трансформация плазменных образований в искровой канал, повторяющий характерные искривления траектории одного из них. В последующем искровой канал переходит в однородный столб дуги. Начало отсчета времени под картинами берется с уровня 0,9 (фронта нарастания) от амплитудного значения пробойного поля.

Анализ результатов по пробою газов высокого давления позволяет выявить следующие общие закономерности:

1. Стримеры могут возникнуть либо в одной, либо в нескольких областях разрядного промежутка и распространяться к обоим электродам;

2. Скорость стримеров меняется в пределах от 107 см/с ДО 108 см/с, при этом она более чем на порядок превосходит скорости дрейфа лавины.

В §3.3 рассматриваются самостоятельные разряды с предыонизацией и изучены характеристики горения ОР, а также проанализированы литературные данные о механизмах и моделях формирования ОР, в частности, о наличии нижней и верхней границы зажигания и горения ОР. Показано, что появление нижней границы зажигания объемного разряда вызвано проявлением катодной неустойчивости, ведущей к расслоению разряда на стадии его формирования.

Естественно, что интерес представляет стадия, когда в разряде имеют место две ярко выраженные области: обедненная зарядами зона у катода и плазменный столб. В это время плотность тока такова, что разряд находится в поднормальном режиме, следовательно, не может занимать всю поверхность электродов и должен расслаиваться. На возможность расслоения разряда на стадии формирования ранее указывалось в работе [12]. Этот процесс может привести к резкому изменению вольтамперной характеристики, если реализуются условия, достаточные для развития автоэмиссии [13].

Экспериментально показано, что когда катодонаправленный плазменный столб пересекает промежуток (см. рис.2 а), разряд остается однородным. В случае, когда ионизационная волна в обедненной зоне вследствие расслоения приобретает нитевидный характер, то при высоких перенапряжениях разряд переходит в сильноточный диффузный режим (СДР, см. Подобная

ситуация может реализоваться, когда на катоде имеется микронеоднородность, искажающая внешнее электрическое поле.

Результаты этих исследований можно суммировать следующим образом: 1.При фиксированном взаимном расположении электродов основного и вспомогательного разрядов, излучение которого создает предыонизацию, существует некоторое минимальное значение энерговклада на предыонизацию,

ниже которого не удается получить объемный разряд ни при каких значениях начальной напряженности поля и времени задержки между включением разрядов.

2. Оптимальная величина сдвига между включением вспомогательного и основного разрядов равна длительности импульса подсветки.

3. При фиксированном режиме предыонизации существует определенный диапазон начальных напряжений, в пределах которого реализуется устойчивый объемный разряд. Для разряда в гелии этот диапазон находится в пределах 3-9 кВ.

4. Способ инициирования начальных электронов определяет пространственную структуру разряда на стадии формирования и структуру разряда на более поздней стадии коммутации. Равномерное распределение начальных электронов в промежутке обеспечивает объемное протекание тока.

В четвертой главе рассматриваются физические процессы, влияющие на устойчивость однородных объемных разрядов.

В §4.1-4.2 представлены результаты исследования физического механизма формирования и развития плазменного столба и катодного слоя объемного разряда в гелии при атмосферном давлении. Здесь же рассматриваются результаты анализа роли приэлектродных процессов в формировании искрового канала. В приэлектродной области разряда неизбежно формируется высокое значение напряженности поля, которое растет с ростом плотности тока вблизи катода. В конечном итоге это приводит к переходу от однородной формы горения к контрагированному разряду. Причиной образования контрагированного канала может служить развитие неустойчивости, вызванной нарушением однородности протекания тока в катодном слое.

В §4.3 представлены результаты экспериментальных исследований особенностей прорастания искрового канала из катодного пятна в гелии и в аргоне. Анализ покадровых картин формирования и развития ОР показал, что неустойчивость разряда обусловлена неустойчивостью катодного слоя. Роль инициирующих факторов при этом играют катодные и анодные пятна. Об этом свидетельствуют картины распределения интенсивности излучения в промежутке (рис.6, где х-координата, меняющаяся вдоль электродов, у-поперек электродов).

В результате развития неустойчивости плотность тока на отдельных участках катода возрастает, при этом уменьшается катодное падение потенциала, а напряженность поля Ек на катоде продолжает нарастать с ростом .¡, хотя и медленнее, чем в отсутствии автоэмиссии. Именно это и является предпосылкой дальнейшего увеличения тока автоэмиссии и последующего перехода автоэлектронной эмиссии во взрывную.

С увеличением прикладываемого поля число катодных пятен и соответственно число нитевидных каналов увеличивается. С ростом давления газа размеры нитевидных каналов в разряде уменьшаются.

Здесь же показано, что, несмотря на высокую проводимость, поле в канале остается высоким, соответственно выше и плотность энергии, выделяемой в канале. Образование высокопроводящего канала создает необходимые

предпосылки для его самоподдержания. С увеличением области, занятой каналом, увеличивается поле внутри канала, и процесс контракции разряда становится необратимым.

Рассматривается подход, основанный на предположении, согласно которому катодное пятно вносит искажение в распределение электрического поля в столбе вблизи пятна. Тогда в усиленном поле происходит ударная ионизация и за счет роста проводимости потенциал вновь вытесняется из более ионизированной области в столб разряда. Так происходит распространение волны ионизации. Основная трудность при рассмотрении задачи о распространении ионизационной волны в плазме состоит в самосогласованном учете увеличения проводимости на фронте распространяющегося канала и вытеснения электрического поля из ионизированной области.

х.мм

Рис.6. Картины распределения интенсивности излучения (в отн.ед.) в промежутке как вдоль поля, так и поперек электродов ^ = 1 см, р = 1 атм).

Описываемая трактовка распространения волн ионизации предполагает, что увеличение проводимости на фронте происходит за счет размножения электронов при их соударении с нейтральными частицами

Таким образом, обсуждаемые результаты показывают, что в широком диапазоне плотностей токов и длительностей горения разряда процесс контракции происходит за счет прорастания высокопроводящих каналов со стороны электродов. При этом роль инициирующих факторов для развития процесса контракции играют катодные и анодные пятна.

Результаты исследования развития ОР при больших перенапряжениях и больших удельных энерговкладах представлены в Как и для случая

разряда в смеси благородных газов (при приложении к электродам напряжения ниже пробивного) с галогенидами [6,7] впервые обнаружено, что при высоких энерговкладах >0,1 Дж/см5, поля кВ/см) и значительных

перенапряжениях (\У>300%) объемный разряд в Не переходит в необычный режим объемного горения - сильноточный диффузный режим, в котором практически отсутствует контракция и который характеризуется высокой концентрацией электронов плотностью тока и

длительностью объемного протекания тока к (1-3)' 10"* с. Механизм образования СДР таков: развитие объемного разряда затормаживается на промежуточной стадии - развиваются диффузные каналы, которые исходят из катодных пятен и перекрывают промежуток. В дальнейшем эти каналы, сливаясь, образуют однородный столб разряда высокой проводимости. Дальнейшее повышение напряжения приводит к росту числа катодных пятен на поверхности катода, из которых прорастают диффузные каналы, а диаметр столба СДР растет по мере увеличения приложенного напряжения. Так образуется в Не столб плазмы с высокой проводимостью.

Распространение в промежутке последовательно перекрывающихся диффузных каналов при практически постоянном напряжении, возможно, связано с существованием механизмов ограничения плотности тока в Не, затрудняющих протекание полного тока разрядной цепи через один диффузный канал и приводящих к увеличению объема, занимаемого разрядом, в процессе роста вводимой в плазму энергии. Значительно больше энергии удается вводить в газ именно в фазе СДР.

В пятой главе представлены результаты моделирования импульсного разряда в Не атмосферного давления и алгоритмы его реализации (§5.1), обсуждаются результаты исследований электрокинетических характеристик на стадии формирования и устойчивого горения ОР. Численными методами получены результаты, позволяющие выяснить роль различных элементарных процессов в общей кинетике импульсного объемного разряда, инициируемого УФ - предыонизацией во взаимосвязи с параметрами внешней электрической цепи.

Путем анализа скоростей различных элементарных процессов изучена их роль в общей кинетике развития объемного разряда. Показано, что на стадии формирования ОР доминирует процесс ударной ионизации атомов гелия из основного состояния, эффективность которого на порядок выше роли процессов ступенчатой и ассоциативной ионизации атомов. Роль последних двух процессов увеличивается на стадии горения ОР. Обратным процессом, обеспечивающим режим стационарного горения ОР, является диссоциативная рекомбинация молекулярных ионов Ие\ с электронами.

Основным механизмом образования молекулярных ионов является

процесс конверсии атомарных ионов в молекулярные. Характерное значение концентрации молекулярных ионов в ОР составляет »10,2-1013 СМ-3, что составляет 15-30 % от концентрации электронов в ОР. Рассчитаны характерные значения различных компонент плазмы (концентрация электронов, атомарных и молекулярных ионов, заселенности возбужденных состояний атомов, эксимерных молекул гелия, средней энергии электронов и величины электрического поля) на стадиях формирования и объемного горения. Показано также, что на стадии объемного горения образуются эксимерные молекулы гелия, которые служат эффективным резервуаром для вкладываемой энергии.

Экспериментально и численными методами показано, что с формированием объемного разряда напряжение горения при различных значениях

стремится к такому значению, при котором остается постоянным. При

этом ионизационная способность электрона максимальна и оптимальны

условия для размножения электронов. Показано, что модель численного исследования электрокинетических характеристик объемных разрядов высокого давления позволяет правильно предсказать коммутационные характеристики этих разрядов при различных начальных условиях.

В §5.2 приведены результаты численного моделирования процесса формирования катодного слоя объемного разряда в гелии. Показано, что на начальной стадии формирования разряда плазменный столб отодвигается от катода и между плазменным столбом и катодом образуется зона, обедненная электронами, в которой концентрация ионов больше, чем электронов. Ионы частично экранируют внешнее поле, ослабляя его в плазменном столбе и-усиливая в прикатодной области, что приводит к формированию в межэлектродном промежутке катодонаправленной волны ионизации (КВИ). Показано, что впереди фронта КВИ скорость ионизации газа мала из-за малого количества электронов, которые размножаются в искаженном электрическом поле при движении от катода к аноду, а за фронтом - из-за уменьшения напряженности электрического поля. И по мере накопления положительных ионов на фронте КВИ напряженность электрического поля впереди от КВИ увеличивается, и максимум ионизации газа сдвигается к катоду.

Скорость КВИ увеличивается с увеличением интенсивности накопления положительных ионов, которая определяется как искажением электрического поля, так и скоростью рождения электронов на катоде за счет фотоэмиссии и по порядку величины составляет «107-108 см/с. Здесь же показано, что основным механизмом, обеспечивающим непрерывность тока проводимости на стадии формирования ОР, является фотоэмиссия с катода.

В §5.3 обсуждаются результаты влияния паров металла, формируемых при распылении материала электродов, на однородность, устойчивость и кинетику процессов в разряде. Анализируются результаты исследования особенностей инициирования и развития неустойчивостей ОР.

По экспериментально измеренным временам запаздывания формирования катодных пятен оценены характерные размеры пятен и плотности тока через пятно, которые составляют величины порядка «Юмкм и 10б А/см2 соответственно. Также показано, что средняя плотность тока в столбе jo определяет не только процесс зажигания катодного пятна, но и характер последующего горения разряда.

В шестой главе рассмотрены релаксационные процессы в импульсных разрядах с различной конфигурацией электродов и длин разрядных промежутков как в инертных газах и их смесях, так и при наличии паров материала электродов, формируемых в разряде в процессе распыления электродов.

В §6.1 рассмотрены результаты исследования релаксации ОР в гелии и в парогазовой смеси гелия атмосферного давления. Отмечается,

что процесс пробоя газа сопровождается многочисленными взрывами на

поверхности электродов, приводящих к выбросу паров материла электродов в плазму. Поскольку пары металла обладают низким потенциалом ионизации по сравнению с атомами гелия, то они образуют с буферным газом пеннинговскую смесь. При этом в спектре излучения импульсного разряда в гелии формируются спектральные линии материала вещества электродов, обусловленные взрывоэмиссионным механизмом формирования катодных и анодных пятен.

• Концентрация паров в области катодных и анодных пятен может быть высокой, а в объеме плазмы их концентрация, по проведенным нами оценкам, составляет величины порядка 10"-1012 СМ*3.. Несмотря на существование паров металла, основной рост концентрации электронов в столбе обусловлен ионизацией атомов гелия, однако следует отметить, что атомы примеси, обладая низким потенциалом ионизации, могут создавать области повышенной проводимости в местах их преимущественного расположения.

В §6.2 описаны результаты исследования процессов ионизационной релаксации в поперечном наносекундном разряде с щелевым катодом в гелии и в смеси гелий-аргон в диапазоне давлений газа 1-100 Тор. Показано, что энергия быстрых электронов, формирующихся в процессе пробоя, составляет величину порядка 1 кэВ. Проанализированы механизмы и особенности релаксации энергии этой группы электронов. Показано, что в процессе релаксации энергии быстрых электронов локальный режим формирования функции распределения электронов по энергиям сменяется на нелокальный.

' Для выяснения влияния паров материала электродов на релаксацию плазмы наносекундного разряда с щелевым катодом были рассчитаны параметры релаксации в меди и алюминии соответственно при различных парциальных давлениях смесей [Не:Си], [Не:А1]=1:103; 1:310"3.

Установлено, что появление паров материала электродов в разрядном объеме приводит к росту энергетических потерь электронов в объеме и к уменьшению по давлению границы перехода функции распределения электронов от нелокальной к локальной.

В рассмотрены результаты исследования релаксации плазмы в

различных средах.

диапазонах 1-100 Тор и 1-5 атм, концентрации первичных электронов по от фоновой до значения По» 10® см"3. Развиты методы комплексного исследования электрических, спектральных и оптических характеристик различных стадий импульсных разрядов высокого давления с наносекундным временным разрешением. Все этапы развития самостоятельного импульсного разряда (лавина, стример, ОР, искровой канал и дуга) исследованы с единой позиции, и

обоснованы механизмы их естественного перехода из одной формы в другую, связанные с развитием неустойчивостей. Установлены общие закономерности устойчивости и взаимодействия различных форм импульсных разрядов.

При этом получены следующие основные результаты. 1. На основе систематического экспериментального и теоретического исследования начальных стадий импульсных разрядов в Не и Аг при напряжениях, близких к статическим пробойным, изучено влияние начальных условий на механизмы формирования таунсендовского, стримерного и объемного разрядов. Для разряда в Не теоретически рассчитано и экспериментально установлено существование границы по напряженности приложенного электрического поля Екр (для разряда в Не атмосферного давления

выше которой происходит смена механизма пробоя от таунсендовского к стримерному.

Обобщены качественные представления о развитии начальных стадий искровых разрядов, позволяющие объяснить механизмы и скорости их распространения при различных давлениях и энерговкладах. Применительно к Не уточнена модель формирования стримерного пробоя. А именно, показано, что на первом этапе при достижении концентрации электронов значения см"3 происходит экранировка внешнего электрического поля на дебаевской длине (плазменная модель), причем необходимо, чтобы время дебаевской экранировки было меньше характерного времени роста концентрации заряженных частиц в плазме вследствие лавинной ионизации атомов газа (У^/Ю р2«1Л0.

На втором этапе появление плазмы перераспределяет электрическое поле, усиливая его в пространстве, не занятом плазмой. Электроны, образованные на границе излучением плазмы, дают начало новым лавинам в усиленном поле, обеспечивая тем самым распространение плазменной области внутрь промежутка.

2. Получена общая картина формирования искрового канала в гелии и в аргоне как при стримерном пробое, так и в объемном разряде. Показано, что в гелии в условиях сильной предварительной ионизации рабочего газа разряд имеет объемную форму в широком диапазоне начальных напряжений, и определены оптимальные условия его зажигания. Длительность и устойчивость однородного горения объемного разряда определяется критической плотностью тока «40 А/см2 и предельным удельным энерговкладом «0,1 Дж/см3.

Экспериментально показано, что в пределах изменения значений Ео«3-15 кВ/см, р«1-5 атм, с!»1-2 см для объемного разряда в Не можно ввести безразмерную величину которая остается постоянной и не зависит

от того, какими начальными отношением Е/р и сечением s разряд задается. При этом ионизационная способность электрона максимальна и оптимальны

условия для размножения электронов. Получено аналитическое выражение для напряжения горения ОР как функции начальных условий эксперимента (величины поля, давления газа, материала электродов, длины промежутка и т.д.).

3. Впервые обнаружено, что при высоких энерговкладах Дж, полях Ео&

и значительных перенапряжениях объемный разряд в

Не переходит в необычный режим объемного горения - сильноточный диффузный разряд, в котором практически отсутствует контракция и который характеризуется высокой концентрацией электронов «(1-5)-1015 см*3., плотностью тока и длительностью объемного протекания тока

4. Изучено влияние граничных условий на электродах на однородность плазменного столба в процессе формирования объемного разряда. Показано, что стадия формирования ОР оказывается наиболее критичной к появлению зарядовых и других неоднородностей на катоде, а условия к концу стадии формирования катодного слоя определяют запас устойчивости разряда. Показано, что устойчивость однородного горения ОР определяется плотностью рабочего газа, величиной отношения энерговкладом в разряд, которые должны быть меньше определенных критических значений. При этом объемный разряд в Не представляет собой аномальный тлеющий разряд с высокой плотностью тока («102 А/см2). Применение закона подобия к анализу ОР показывает, что при постоянном давлении рост внешнего поля приводит к увеличению отношения З/р2, а также катодного падения потенциала и при некоторой критической плотности тока объемный разряд переходит в искровой.

5. В прикатодной области разряда неизбежно формируются высокие значения напряженности электрического поля которые возрастают с ростом плотности тока разряда. А для самой плотности тока существуют критические значения, выше которых ВАХ катодного слоя становится падающей за счет процессов автоэмиссии. Выяснено, что появление катодного пятна при высоких давлениях является одной из серьезных причин, затрудняющих устойчивое горение ОР. Поэтому целесообразно применять такие условия формирования разряда, при которых зависимость коэффициента ударной ионизации от поля слабая. Этот случай соответствует высоким электрическим полям - пробою сильноперенапряженных промежутков.

6. Впервые детально исследованы общие закономерности формирования спектра излучения приэлектродной плазмы объемного разряда в гелии и изучена кинетика заселения возбужденных состояний атомов паров материала электродов, формируемых в разряде в процессе электрического пробоя. Показано, что исследование особенностей изменения спектра излучения из различных областей разряда во времени является важным методом изучения поведения как самого разряда, так и процессов на катоде.

На основе экспериментальных данных о времени запаздывания формирования спектра излучения прикатодной плазмы определены характерные параметры взрывоэмиссионных центров, а именно, расчетами показано, что в пределах изменения внешнего поля в диапазоне 4-14 кВ/см размеры взрывоэмиссионных центров уменьшаются от 1,6-10"* см до 0,75-Ю"4 см, возрастают плотности тока от уменьшаются времена

формирования катодных пятен, а удельная скорость эрозии отношение

массы испаренного вещества к прошедшему заряду) остается постоянной

величиной и не зависит от величины тока разряда, т.е. с ростом тока увеличивается масса испаренного вещества.

По спектрам излучения объемных и контрагированных разрядов получены экспериментальные результаты, поясняющие как особенности формирования КП, так и характер контракции ОР в искровой канал в Не, а по спектру излучения материала электродов определены длительности однородного горения ОР и времена запаздывания формирования катодных пятен. Установлено, что увеличение внешнего поля Uo приводит как к уменьшению длительности однородного горения ОР, так и времени запаздывания формирования катодного пятна. Обнаружено, что замена алюминиевых электродов на стальные увеличивает как время однородного горения ОР, так и время запаздывания формирования КП, что, возможно, связано с разной работой выхода материала электродов. Показано, что в широком диапазоне плотностей токов и длительностей горения разряда процесс контракции происходит за счет прорастания высокопроводящих каналов со стороны электродов (v^slO6 см/с). При этом роль инициирующих факторов для развития процесса контракции играют катодные и анодные пятна.

Обнаружено, что в процессе развития пробоя интенсивность излучения спектральных линий материала электродов проходит через два максимума (интенсивность излучения на переходах атома Fei характеризуется одинаковым поведением во времени и наличием одного максимума, а для атома А1 характерно наличие двух максимумов), первый из которых определяется временным ходом плотности тока j(t), а второй - остыванием плазмы и ростом рекомбинационного излучения. При этом расчетами показано, что их возбуждение происходит за счет ударного электронного возбуждения, а рекомбинационный максимум обусловлен процессами диэлектронной рекомбинации.

Показано, что пары материала электродов, формируемых в разряде в процессе электрического пробоя, не оказывают заметного влияния на характерные времена релаксации плазмы ОР в гелии атмосферного давления. В частности, показано, что при одной и той же начальной концентрации и температуры электронов время релаксации этих параметров практически не зависит от концентрации паров металла. Однако плазма паров металла, образуемая при распылении электродов представляет интерес для получения стимулированного излучения в УФ областях спектра. Поэтому целесообразно продолжить исследования с целью применения спонтанного излучения эксимерных молекул буферного газа, концентрация которых в ОР по оценкам составляет 20-30% от концентрации электронов, для возбуждения атомов паров металла электродов.

7. Впервые исследована релаксация плазмы наносекундного разряда в катоде с отрицательной кривизной при средних давлениях (1-100 Тор) при наличии паров материала электродов и показано, что рост концентрации паров металла приводит к росту энергетических потерь электронов и уменьшению подавлению границы перехода функции распределения от нелокальной к локальной. Кроме того, увеличение относительного содержания паров металла и давления газа

приводит к увеличению параметра релаксации где - характерное

время диффузии, - характерное время релаксации энергии электронов), который определяет потери энергии электронов в упругих и неупругих Столкновениях с атомами исследуемого газа и паров металла.

а) На стадии объемного горения интенсивно возбуждаются спектральные атомарные, а в искровом канале ионные линии Не, интенсивность которых во времени проходит через ряд максимумов ( в наших экспериментах от одного до трех), которые связаны, в первую очередь, с наличием характерных максимумов концентрации и температуры плазмы в области максимумов разрядного тока, последний максимум - рекомбинационный и связан с уменьшением рекомбинационного излучения при остывании плазмы.

б) Разработаны и реализованы математические модели для анализа кинетики процессов в плазме самостоятельного объемного разряда в гелии высокого давления как в чистом гелии, так и с учетом примесей паров металла. Рассчитаны характерные значения различных компонент плазмы (концентрация электронов, ионов, молекулярных ионов, эксимерных молекул гелия, заселенность уровней с температура электронов и поле) на стадиях формирования и объемного горения. Показано, что на стадии объемного горения образуются эксимерные молекулы гелия, которые служат эффективным резервуаром для вкладываемой энергии.

в) Результаты численного моделирования показывают, что при рассмотренных начальных условиях время релаксации электронной плотности П^) не зависит от внешнего поля, а определяется давлением газа в промежутке. Установлено, что образование в плазме молекулярных ионов гелия Не2+ Происходит в процессе конверсии, а их гибель обусловлена процессами диссоциативной рекомбинации с электронами, который является доминирующим рекомбинационным процессом. Опустошение заселенности возбужденного уровня со временем происходит как за счет процессов ступенчатого электронного возбуждения, так и процессов ассоциации с образованием эксимерных молекул которые разрушаются в реакциях ассоциативной ионизации. С ростом давления гелия наблюдается увеличение интенсивности излучения атомных и ионных линий, возможно, связанное с падением температуры электронов в плазме вследствие их охлаждения при упругих столкновениях с атомами Не, а также некоторым возрастанием концентрации в этих условиях.

9. На основе экспериментальных и численных исследований предложена модель динамики формирования катодного слоя самостоятельного объемного разряда в гелии и разработан алгоритм ее решения. Показано, что формирование

объемного разряда в гелии с предыонизацией происходит в процессе движения одной катодонаправленной волны ионизации, скорость которой определяется интенсивностью накопления положительных ионов на фронте волны. При этом основным процессом, обеспечивающим ток проводимости с катода на стадии формирования, является фотоэмиссия с катода. Для создания и поддержания устойчивого объемного разряда необходимо обеспечить однородность внешнего электрического поля в межэлектродном пространстве, создать высокий уровень предыонизации, удовлетворяющий условию перекрытия электронных лавин, уменьшить длительность высоковольтных импульсов, прикладываемых к промежутку, подбор материала электродов для обеспечения однородной воспроизводимости вторичных электронов с катода.

Все вышеизложенное позволяет утверждать, что в диссертации сформулированы теоретические положения и представлены экспериментальные результаты, совокупность которых можно рассматривать как новое крупное достижение в развитии физики самостоятельных импульсных разрядов в газах среднего и высокого давления.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Хачапов М.Б., Шабаев Г.К., Курбанисмаилов B.C. Формирование искрового канала в аргоне в условиях интенсивной УФ подсветки. //Межвуз. науч. тем. сб.: Пробой диэлектриков. Махачкала, 1984.

2. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Хачапов М.Б., Тимофеев В.Б. Тлеющая фаза импульсного разряда в гелии. //В сб.: Тез. докл. VII Всес. конф. по ФНП, Ташкент, 1987. С. 114-115.

3. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. К стримерному пробою в гелии. //В сб.: Тез. докл. IV Всес. конф. по ФГР. Махачкала, 1988.4.1. С.28-29.

4. Курбанисмаилов B.C., Кадиева П.Г., Хачапов М.Б. Характеристики объемного разряда в Не атмосферного давления. //В сб.: Тез. докл. IY Всес. конф.по физике газового разряда. Махачкала, 1988. 4.2. С.159 -160.

5. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Тимофеев В.Б. Искровой разряд высокого давления в гелии. //Цеп. В ВИНИТИ 06.03.89. № 1486-В89, Москва, 1989. Юс.

6. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Тимофеев В.Б. Хачапов М.Б. Влияние предыионизации газа на формирование разряда в аргоне. //Цеп. ВИНИТИ, № 1485-В89, 1989. 13 с.

7. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Хачапов М.Б. Объемный разряд в гелии при атмосферном давлении. //Ред. Журн. "Изв. Вузов. Физика" Цеп. ВИНИТИ 28.11.89, №7089-В89.10с.

8. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Тимофеев В.Б. Формирование (примерного пробоя в гелии. //ТВТ. 1989.56, №3. С.1221 -1223.

9. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Хачапов М.Б. Измерение слабых разрядных токов. //Измерительная техника. 1989. № 3. С.30-31.

10.Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Длительность и устойчивость объемного разряда в гелии атмосферного давления. //В сб.: Тез. докл. Y Всес. конф. по ФГР. Омск, 1990. С. 67-68.

П.Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Импульсный газовый разряд в гелии атмосферного давления. //Межвуз. сб.: Физика газового разряда. Махачкала,

1990. С. 97-105.

12.Ashurbekov N.A., Iminov K.O., Kurbanismailov V.S., Omarov O.A. Development kinetics of ionization fronts and their Impact on nanosecond discharge optic characteristics. //XX Int. Conference in Phenomena of Ionized Gases: Italy. Piza,

1991.P.540-541.

13.Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Сильноточная диффузная фаза импульсного объемного разряда в Не атмосферного давления. //В сб.: Тез. докл. YIII Всес. конф. по ФНП. Минск, 1991.4.2. С. 85-86.

14.Гаджиев А.З., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Омарова И.О. Оптические характеристики плазмы импульсного разряда в Не атмосферного давления. //ЖПС.1992. Т.27. С.456- 460.

15Ашурбеков Н.А., Таибов К.Т., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Релаксация заселенности метастабильных уровней атомов гелия в процессе волнового пробоя. //В сб.: Тез. докл. YII Всес. конф. ФГР. Самара, 1994. Т.2. С. 177-178.

16.Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. К вопросу о характере контрагирования объемного разряда в гелии атмосферного давления. //ТВТ.1995. ТЗЗ. №3. С. 346-350.

17.Ашурбеков Н.А., Омаров О.А., Курбанисмаилов B.C. Разработка лазерных методов диагностики процессов волнового пробоя в активных средах мощных импульсных газовых лазеров. //В сб.: Лазерная физика. С.Петербург. 1995. Вып.13. С.34-35.

18.Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Иминов КО. Динамика развития поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом. //Вестник ДГУ. 1996.С.7-13.

19. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Устойчивость самостоятельного объемного разряда. //Вестник ДГУ.1997. Вып. 1. С.З2-36.

20.Ашурбеков НА., Иминов КО., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Ионизационная релаксация поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом. /ЯВТ.1998. Т.36, №3. С.368-373.

21.Ашурбеков И.А., Омаров О.А., Курбанисмаилов B.C. Пеннинговские плазменные лазеры на смесях инертных газов. //В материалах научной сессии межведомственного совета РАН по комплексным проблемам физики, химии и биологии. Ростов,1998.

22.Ашурбеков НА., Иминов КО., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Динамика оптического излучения поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом. //Оптика и спектроскопия. 1998. Т.84, №4. С.556-562.

23Ашурбеков НА., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Прикатодная плазма объемного разряда в гелии атмосферного давления. //В сб.: "Плазма XX век". Петрозаводск, 1998. С.98-100.

24Ашурбеков НА., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Современные представления по пробою газов высокого давления. //В сб.: Материалы Веер. конф. по физической электронике. Махачкала, 1999. С.83-86.

25.Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Хачалов М.Б. Формирование искрового канала в аргоне. //В сб.: Тез. докл. I Веер. конф. по физической электронике. Махачкала, 1999. С.114-117.

26.Ашурбеков Н.А., Арсланбеков М.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Закономерности формирования самостоятельного импульсного объемного разряда в гелии атмосферного давления. //Обзор, докл. в сб.: Материалы I Веер. конф. по физической электронике. Махачкала, 1999. С.36-52.

27.Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А.., Омарова И.О. Поляризация состояний атомов гелия при волновом механизме пробоя газа. //ТВТ.1999. Т.37, №4. С.550-553.

28.Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Омарова Н.О. Кинетика возбужденных атомов и оптическое излучение при волновом механизме пробоя инертных газов. /ЛБТ.2000. Т.38, №5. С.823-839.

29.Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Омарова КО. Поляризация состояний атомов гелия на фронте высокоскоростной волны ионизации. //Изв. РАН. Серия физическая. 2000. Т.64, №7. С1411-1415.

30. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Ашурбеков Н.А., Кадиева П.Г. Моделирование электрокинетических характеристик импульсного пробоя в Не атмосферного давления. //Вестник ДГУ. 2000. С.24-29.

31. Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Спектральные временные исследования объемных и контрагированных разрядов. //В сб.: Материалы II Веер. конф. по ФНТП. Петрозаводск, 2001. Т.1.С.267-270.

Ъ2.Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Особенности спектров излучения самостоятельного объемного разряда в гелии. //Вестник ДГУ. 2002. Вып.2. С. 34-38.

ЪЪ.Абдурагимов Э.И., Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б. Формирование катодного слоя самостоятельного объемного разряда в гелии. //Изв. вузов. Северо - Кавказский регион. Естеств. науки. 2002. №4. С.31-36.

34.Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Самостоятельные импульсные разряды в плотных инертных газах, развивающихся в режиме перенапряженных промежутков. //В сб.: Материалы Межд. конф. по фазовым переходам и нелинейным явлениям. Махачкала, 2002. С.241-244.

35.Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б. Компьютерное моделирование нелинейных явлений нестационарной плазмы объемного разряда. //В сб.: Материалы Межд. конф. по фазовым переходам и нелинейным явлениям в конденсированных средах. Махачкала. 2002. С.54-57.

36.Курбанисмаилов B.C., Ашурбеков Н.А., Омаров О.А., Рагимханов Т.Б., Гаджиев М.Х. Импульсный разряд в парогазовых смесях гелия высокого давления. //В сб.: Тез. докл. XXX Всес. конф. по физике плазмы и УТС. Звенигород, 2003. С. 124.

37 Курбанисмаилов B.C., Ашурбеков Н.А., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Особенности формирования спектра излучения паров материала электродов в объемном разряде гелия. //VI International Conference on Atomic and Molecular Pulsed Lasers AMPL-2003 Tomsk, 2003.

38.Ashurbekov N.A., Kurbanismailov V.S., Omarov O.A. Irradiation Spectrum of Near - Catode Plasma in the Volumetric Helium Discharge of Atmospheric Pressure. //IY Int. Conference in FPPT-4. Minsk, 2003.

39.Ашурбеков Н.А., Арсланбеков МА„ Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Самостоятельные импульсные разряды в парогазовых смесях инертных газов. //В сб.: Материалы III Веер. конф. по физической электронике. Махачкала, 2003. С.40-59.

40.Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Формирование и режим стационарного горения объемного разряда в гелии. //В сб.: Материалы III Веер. конф. по физической электронике. Махачкала, 2003.С.161-165.

41.Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Самостоятельный объемный разряд в гелии атмосферного давления. //Прикладная физика. 2003. №4. С.20-29.

А2.Ашурбеков НА., Омаров О. А., Курбанисмаилов B.C., Омаров а И.О., Таибов К.Т. Оптическое излучение высоковольтных наносекундных газовых разрядов. //Обз. докл. в сб.: Материалы III Веер. конф. по физической электронике. Махачкала, 2003. С. 11-31. 43.Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. «Кинетические процессы в самостоятельноЛ объемном разряде. //В. сб.: Материалы III Веер. конф. по физической электронике. Махачкала, 2003. С.155-161.

44 Ашурбеков Н.А, Арсланбеков М.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Сильноточный диффузный разряд в гелии атмосферного давления. //В. сб.: Тез. докл. XXXI Веер. конф. по физике плазмы и УТС. Звенигород, 2004. С.270.

45.Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Ионизационно-рекомбинационные процессы в плазме импульсного объемного разряда в гелии. //В сб.: Тез. докл. XXXI Веер. конф. по физике плазмы и УТС. Звенигород, 2004. С.269.

46.Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Ашурбеков Н.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Импульсный разряд в парогазовых смесях гелия высокого давления. //Прикладная физика. 2004. №3. С.41-46.

47.Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Моделирование процесса формирования волны ионизации в гелии атмосферного давления. //В сб.: Матер. Межд. конференции по фазовым переходам, критическим и нелинейным явлениям в конденсированных средах. Махачкала, 2004. С.76-79.

48.Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Ащурбеков Н.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Кинетика формирования оптического излучения в импульсном разряде гелия атмосферного давления. //В сб.: Материалы Всероссийской конференции по физике низкотемпературной плазмы. Петрозаводск, 2004.

Цитированная литература

1. Ретер Г. Электронные лавины и пробой в газах /Пер. с нем. под ред. B.C. Камелькова. М.: Мир, 1968. 390 с.

2. ЛозанскийЭД., ФирсовО.Б. Теория искры. М.: Атомиздат, 1975.272 с.

3. Бройтман А.П., Омаров О.А., Решетняк С.А., Рухадзе А.А. Плазменная модель электрического пробоя газов высокого давления. //Препринт ФИАН СССР. М., 1984. №.197. 54 с.

4. Palmer A.J. A Physical model on the initiation of atmospheric-pressure glow discharges. //Appl. Phys. Lett 1974. Vol. 25. P. 138-140.

5. Карнюшин В.М., Солоухин Р.И. Макроскопические и молекулярные процессы в газовых лазерах. М.: Атомиздат, 1981.

6. Бычков Ю.И., Королев Ю.Д, Месяц Г.А., и др. Объемные разряды, применяемые для накачки эксимерных лазеров. В кн.: Лазерные системы. Новосибирск: Наука, 1980. С.14-29.

7. Козырев А.В., Королев Ю.Д., Месяц Г.А., Новоселов Ю.И., Шемякин И.А. Контракция объемного разряда, инициируемого ультрафиолетовым излучением в смеси Аг: SF6. //ЖТФ.1981.Т.51, Вып.9. С. 1817-1822.

8. Иванов И.Г., Латуш Е.Л., Сэм М.Ф. Ионные лазеры на парах металлов. М.: Энергоатомиздат, 1990. 256 с.

9. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Ашурбеков Н.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Импульсный разряд в парогазовых смесях гелия высокого давления. //Прикладная физика. 2004. № 3. С.41-46.

10.0маров О.А. Импульсные разряды в газах высокого давления: Учебное пособие. Махачкала, 2001. 336с.

11.Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Искровой разряд: Учебное пособие: М.: Изд-во МФТИ. 1997. 320 с.

12.Бронин С.Я., Колобов В.М. О нормальной плотности тока в несамостоятельном разряде. //ТВТ.1980. Т.18. С.46-51.

13.Королев ЮД., Месяц Г.А. Автоэмиссионные и взрывные процессы в газовом разряде. Новосибирск: Наука, 1982.255 с.

у.. (,ЛИ.ИОНАЯЬ«М1 i БИБЛИОТЕКА I С. Петербург • 09 ЮО цт

Подписано к печати 22 102004 Печать офсетная Формат бумаги 60x84 1/16 Заказ 514 Тираж 100 экз

Издательско-полиграфический центр ДГУ Махачкала, ул М Ярагского, 59-а.

Р21 8 А 9

РНБ Русский фонд

2005-4 21371

Содержание диссертации автор исследовательской работы: доктора физико-математических наук, Курбанисмаилов, Вали Сулейманович

ВВЕДЕНИЕ .:.

ГЛАВА I. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИМПУЛЬСНОГО

РАЗРЯДА

§ 1.1. Схемы экспериментальных установок.

§ 1.2 Импульсы напряжения и тока в разрядном промежутке и методы их регистрации.

1.2.1. Осциллограммы тока и напряжения на разрядном промежутке.

1.2.2. Токи предпробойных стадий разряда.

§ 1.3. Пространственные формы разрядов и методы их регистрации.

§ 1.4. Эопограммы формирования пробоя.

1.4.1. Динамика формирования самостоятельного объемного разряда.

1.4.2. Анализ результатов регистрации пространственно-временного развития разряда.

§ 1.5. Время существования объемной фазы разряда.

§ 1.6. Проводимость и энерговклад в разряд.

ГЛАВА II. ДИНАМИКА ЭЛЕКТРИЧЕСИХ, СПЕКТРАЛЬНЫХ И ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕМНЫХ И

КОНТРАГИРОВАННЫХ РАЗРЯДОВ.

§ 2.1. Спектр излучения из объема плазмы.

§ 2.2. Спектральный состав излучения приэлектродной плазмы

§ 2.3. Механизм формирования однородного плазменного столба.

§ 2.4. Динамика оптического излучения поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом.

§ 2.5. Температура и плотность электронов газоразрядной плазмы.

ГЛАВА III. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕХАНИЗМАХ ПРОБОЯ ГАЗОВ ВЫСОКОГО

ДАВЛЕНИЯ.

§ 3.1. Современные представления о физике формирования и развития лавины ионизации и «плазменных стримеров»

§ 3.2. Динамика формирования стримерного пробоя.

§ 3.3. Перекрытие электронных лавин и механизм формирования однородного объемного разряда.

3.3.1. Самостоятельные разряды с предыонизацией.

3.3.2. Формирование объемного разряда и его характеристики

ГЛАВА IY. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА

УСТОЙЧИВОСТЬ ОДНОРОДНЫХ ОБЪЕМНЫХ

РАЗРЯДОВ.

§ 4.1 Физические процессы в прикатодной области импульсных разрядов.

§ 4.2. Роль приэлектродных процессов в формировании искрового канала.

§ 4.3. Прорастние высокопроводящего канала из катодного пятна

4.3.1. Формирование искрового канала в аргоне.

4.3.2. Особенности прорастания искрового канала в объемном разряде в гелии.

§ 4.4. Развитие объемного разряда при больших перенапряжениях и больших удельных энерговкладах.

ГЛАВАУ. ДИНАМИКА ЗАЖИГАНИЯ ОБЪЕМНОГО РАЗРЯДА И КИНЕТИКА ЗАСЕЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕННЫХ АТОМОВ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МЕХАНИЗМАХ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОБОЯ.

§ 5.1. Моделирование импульсного разряда в Не атмосферного давления и алгоритмы его программной реализации.

5.1.1. Кинетическая модель плазмы импульсного разряда в гелии.

5.1.2. Кинетика формирования заряженных и возбужденных частиц в плазме.

§ 5.2. Формирование катодного слоя в объемном разряде высокого давления.

5.2.1. Численная модель формирования катодного слоя и алгоритм ее программной реализации.

5.2.2. Механизм формирования катодного слоя.

§ 5.3. Импульсный объемный разряд в парогазовой смеси гелия высокого давления.

5.3.1. Моделирование плазмы объемного разряда в парогазовой смеси гелия.

5.3.2. Кинетические процессы в парогазовой смеси гелия и атомов металла.

5.3.3. Влияние паров материала вещества электродов на однородность и устойчивость процессов в объемном разряде

ГЛАВА YI. РЕЛАКСАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ИМПУЛЬСНЫХ

РАЗРЯДАХ.

§ 6.1. Кинетика релаксации плазмы объемного разряда высокого давления в гелии и его смесях.

6.1.1. Релаксация плазмы объемного разряда в гелии.

6.1.2. Кинетика релаксации плазмы импульсного объемного разряда в смесях He-Fe, He-Cu.

§ 6.2. Ионизационная релаксация поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом в смесях He-Ar, Не-Cu, Не-А1.

6.2.1. Релаксация наносекундного разряда в смеси Не-Аг.

6.2.2. Релаксация средней энергии электронов в наносекундном разряде в гелии при наличии паров материала электродов

§ 6.3. Релаксация оптического излучения за фронтом волны ионизации при наносекундном пробое гелия в длинных трубках.

§ 6.4. Релаксация плазмы импульсного разряда в лазерной смеси

Не-Cu.

Введение диссертация по физике, на тему "Взаимодействие и устойчивость различных форм импульсного пробоя газов высокого давления"

Постоянное внимание к электрическим разрядам, развивающимся в газах высокого давления, обусловлено, прежде всего, их широким распространением и перспективами применения в новейших областях науки и техники. Импульсные разряды нашли применение в устройствах различного назначения: они используются при разработке быстродействующих коммутаторов тока [1-2], в импульсных источниках света, предназначенных для метрологии быстропротекающих процессов [3-4], в устройствах квантовой 4 электроники [5-6], в работе многочисленных управляющих приборов-коммутаторов и размыкателей электрического тока, фотохимии и т. д.

Именно в подобных исследованиях были установлены классические механизмы пробоя - таунсендовский и стримерный [7-10]. Однако в связи с усовершенствованием современной техники эксперимента существенно расширился диапазон представлений об импульсных разрядах, развивающихся в плотных газах.

С одной стороны, это относится к более детальному изучению таунсендовского и стримерного механизмов [11-22], а с другой - к обнаружению новых фундаментальных закономерностей. В частности, при инициировании самостоятельного разряда с предварительной ионизацией показана возможность реализации объемной формы горения при давлениях порядка атмосферного [23-25]. В результате исследования разрядов в активных средах эксимерных лазеров, а впоследствии и в чистых газах была обнаружена необычная форма разряда с объемным протеканием тока, в которой практически отсутствует контракция, - сильноточный диффузный режим (СДР) [26-30]. Несмотря на внешнее сходство (объемное однородное свечение), свойства разряда в объемной фазе и при СДР имеют существенное различие. Речь идет по существу о двух разных формах объемного протекания тока. Общее этих разрядов заключается в том, что результаты, полученные в них, можно использовать при решении проблемы создания активной среды газовых лазеров. Необычность СДР заключается в том, что в отличие от ОР, в нем фактически отсутствует контракция.

Прогресс в указанных областях науки и техники в существенной степени зависит от знания физических свойств разряда. Так, например, одной из основных задач в области импульсных лазеров, возбуждаемых самостоятельным объемным разрядом (СОР) с УФ предыонизацией, является осуществление устойчивого горения объемного разряда (ОР), не переходящего в искровой в широком диапазоне длительностей и плотностей тока. А развитие техники мощных электронных пучков наносекундной длительности определяется достижением предельно высоких скоростей спада сопротивления разрядного промежутка.

Известно, что введение легкоионизируемых примесей позволяет увеличить концентрацию электронов предыонизации и тем самым способствует улучшению однородности и устойчивости ОР. В ряде случаев введение паров металла и их распространение в промежутке приводит к расконтрагированию разряда, исчезновению анодных и катодных пятен [31]. Выбор и поддержание оптимального соотношения компонент парогазовой смеси позволяет получить объемный режим горения газового разряда при давлениях до 5 атм.

В лазерах на парах металлов [32,33] для ввода паров металла в зону разряда используются различные специальные методы, связанные с дополнительными энергозатратами и сложными техническими конструкциями. В тоже зремя следует отметить, что для инертных газов роль таких примесей могут играть, в частности, пары металлов, формируемых в разряде в процессе распыления материала электродов. Такие примеси могут существенно изменить динамику развития разряда, влияя на кинетику процессов как в приэлектродных областях, так и в объеме промежутка [34-37].

Благодаря интенсивным исследованиям многих отечественных и зарубежных специалистов, прежде всего, школ Месяца Г.А., Андреева С.И., Асиновского Э.И., Логарькова А.Н., Руткевича А.А., Бабича Л.П., Синкевича

О.А., Ульянова К.Н., Рухадзе А.А., Александрова А.Ф., Омарова О.А. и т.д. получены обширные экспериментальные данные по физическим процессам в импульсных газовых разрядах. Измерены времена запаздывания и формирования разрядов с одноэлектронным и многоэлектронным инициированием [38-43], а также скорости распространения ионизационных фронтов [44-46]; изучена динамика пространственной структуры тела свечения разрядов [39,43, 47-54]; определены состав газоразрядной плазмы и ее параметры [49,55-60]; предложены различные механизмы контракции однородных объемных разрядов [61-75].

В работах Асиновского Э.И. с сотрудниками (ИВТ РАН) исследована динамика наносекундных разрядов в длинных трубках как при наличии внешнего ионизатора, так и без него при давлениях от долей до сотен Тор [7684]. В основе физических представлений о развитии наносекундного разряда в длинных трубках лежит идея об ионизирующих волнах градиента потенциала, теория которых развивается, например, в работах [85-88].

Теория сильно перенапряженных наносекундных разрядов с самостоятельным инициированием развита в работах [89-95]. Закономерности пробоя плотных газов и развитие наносекундных газовых разрядов при больших перенапряжениях принципиально отличаются от закономерностей классических форм разрядов. Здесь времена протекания фундаментальных элементарных процессов оказываются соизмеримыми со временами развития самого явления.

Несмотря на то, что импульсные разряды в коротких промежутках при сильно перенапряженных условиях достаточно подробно исследованы в литературе [96], число работ по комплексному исследованию разрядов в широком диапазоне изменения начальных условий при напряжениях от статического пробойного до сотен процентов перенапряжений ограничено.

Проведенный анализ работ по пробою газов высокого давления показывает, что формирование искрового канала для таунсендовского, стримерного и объемного разрядов систематически исследовалось в молекулярных газах - воздухе, азоте, кислороде, водороде и т.д. Показано, что в процессе перехода от ОР к искровому существуют следующие фазы развития: квазистабильный тлеющий разряд, ОР с катодными пятнами, ОР с катодными пятнами и привязанными к ним диффузными каналами, контрагированный искровой канал [65]. Несмотря на это, остается неясным, какие процессы ответственны за образование предыскрового диффузного канала, привязанного к катодному пятну при таунсендовском и объемном разрядах. Остается спорным и дискутируется вопрос о причинах, в силу которых ОР сменяется канальным.

Проблема контракции ОР высокого давления на сегодняшний день является главным физическим препятствием для наращивания энергии излучения газовых лазеров. Теоретические исследования показали, что в плазме ОР при повышенном давлении развиваются различного рода ионизационные неустойчивости, которые переводят плазму из неравновесного состояния в равновесное [97-101]. При этом основное внимание уделялось расчету продолжительности горения объемной формы разряда и выявлению факторов, влияющих на эту характеристику. Предполагалось также, что неустойчивость развивается одновременно во всем пространстве, занятом плазменным столбом разряда.

С другой стороны, эксперименты [102-105] показали, что контракции ОР всегда предшествует появление на электродах яркосветящихся образований, называемых катодными или анодными пятнами. В местах расположения таких пятен начинается прорастание тонких каналов с повышенной электрической проводимостью. Каналы растут в направлении противоположного электрода. Окончательное перемыкание одним или несколькими каналами разрядного промежутка приводит к необратимому переходу от объемной формы протекания тока к канальной, т.е. к контрагированию разряда.

В ходе экспериментального исследования устойчивости ОР в инертных газах высокого давления выяснилось, что основную роль в механизме контракции играют процессы, происходящие в приэлектродных областях разряда. Экспериментальное исследование и численное моделирование приэлектродных областей являются чрезвычайно сложной задачей, и теория этой области к настоящему времени не является завершенной. Удобным полигоном для этой цели может служить тлеющий разряд в гелии при атмосферном давлении. Этот разряд уникален сам по себе, так как существует при атмосферном давлении и выше, имеет стабильные характеристики и может использоваться в качестве спектрального источника с линейчатым и сплошным спектром.

В этой связи необходимо продолжить такие исследования, чтобы понять природу плотных плазменных образований на электродах, выявить их влияние на устойчивость ОР и уточнить понимание процессов формирования катодного слоя и образования канала. Это послужит основой для создания подробной теории объемного разряда. Одними из наиболее информативных методов, позволяющих получать информацию о прикатодных процессах, являются спектроскопические методы. Наличие в спектре прикатодной плазмы спектральных линий атомов и ионов материала электродов служит подтверждением возникновения катодных пятен и распыления материала электродов [34-37,69].

Что касается стримерного пробоя, то экспериментальные наблюдения стримерной фазы весьма многочисленны. Вместе с тем, скорость развития лавин так велика, что современные экспериментальные методы не позволяют разрешить пространственно-временную структуру даже в условиях относительно небольших перенапряжений. В случае высоковольтного наносекундного газового разряда (ВНГР) ситуация усугубляется, поскольку время развития лавины до ее перехода в стример оказывается соизмеримым или даже меньше, чем характерное время жизни возбужденных состояний атомов и молекул. В этих условиях доступно только теоретическое исследование лавинной • стадии. Однако теоретическое описание процесса разработано недостаточно и позволяет выявить лишь некоторые качественные закономерности. Отсутствует единое мнение как о механизме формирования, и так и развитии начальных стадий стримерного пробоя. Ограниченны сведения о таких параметрах переходной стадии, как сила тока, плотность тока; существует в литературе широкий разброс данных по концентрации электронов, проводимости, энерговкладу в разряд и т. д.

Так как эти газы широко используются в качестве буферных газов в активных средах газовых и эксимерных лазеров, а также в лазерах на пеннинговских смесях инертных газов, то исследование формирования импульсного пробоя в этих газах атмосферного давления является весьма актуальной задачей. Для ее решения необходимо дальнейшее изучение физики электрического пробоя в плотных газах на основе получения возможно более полного набора экспериментальных результатов о параметрах и структуре разряда. С другой стороны, представляет самостоятельный интерес исследование разнообразия наблюдаемых картин развития неустойчивостей объемных разрядов в широком диапазоне изменения начальных условий (величины поля, концентрации первичных электронов, давления газа, формы и материала электродов и т.д.).

Таким образом, в качестве примеров разнообразия имеющихся в этой области физики проблем, не получивших к моменту начала настоящей работы должного объяснения, можно отнести следующие:

Поэтому целью и главными задачами, которые ставил перед собой автор диссертации, были следующие:

1. На основе использования теоретических моделей и получения необходимого объема экспериментальных результатов дать целостное, физически непротиворечивое описание начальных стадий импульсного пробоя в инертных газах среднего и высокого давления.

2. Выявить физические механизмы, объясняющие взаимосвязь различных форм импульсного пробоя газов высокого давления и их устойчивость, способы увеличения предельных значений удельного энерговклада, а также дать анализ процессов, протекающих на электродах и в прикатодных областях, и их роли в поддержании и развитии неустойчивостей объемного разряда.

Из-за чрезвычайно • широкого круга вопросов, рассматриваемых в диссертации, автор не стал посвящать обзору литературы отдельную главу, а сделал краткие обзоры - введения по конкретным проблемам в начальных разделах отдельных глав.

Объектами исследования явились свободнорасширяющиеся самостоятельные импульсные разряды в межэлектродных промежутках (1-3 см) в инертных газах (Не, Аг) в диапазоне давлений 1-5 атм и прикладываемых полей 3-25 кВ/см; поперечный наносекундный разряд с щелевым катодом в инертных газах и их смесях в диапазоне давлений (1-100) Тор и амплитудой поля до 16 кВ; наносекундные разряды в длинных разрядных промежутках, ограниченных стенками разрядной трубки, с амплитудой импульсов тока до 400 А.

Экспериментальные и теоретические методы исследования. Для решения поставленной задачи был принят комплексный подход к исследованию, включающий физические эксперименты и анализ их результатов на основе различных экспериментальных методов: электрических, спектральных и оптических (пространственно-временных) с высоким временным разрешением («10 не). Концентрация электронов на стримерной стадии и на стадиях формирования и горения объемного разряда определялась по плотности тока, а на более поздних стадиях коммутации измерялась по штарковским контурам спектральных линий водорода (Hp) и гелия (Не II 468,6 нм); температура электронов в искровом канале определялась методом относительных интенсивностей; характеристики оптического излучения плазмы исследовались методом лучеиспускания; концентрация возбужденных атомов на уровнях с, главным квантовым числом п=2,3,4, а также молекулярных комплексов рассчитывалась теоретически на основе разработанных моделей и алгоритмов их реализации.

Информационную базу исследования составили научные источники в виде данных и сведений из книг, журнальных статей, материалов научных конференций, семинаров.

Достоверность научных результатов и обоснованность научных положений базируется на использовании для выполнения измерений современных средств диагностики с высоким временным и пространственным разрешением, на фундаментальных физических законах, положенных в основу разработанных математических моделей, согласованности результатов численных моделей с имеющимися данными других авторов, систематичности экспериментальных и теоретических исследований в широком диапазоне начальных условий для различных газовых сред, соответствии результатов теоретических исследований результатам эксперимента.

Сочетание численных и экспериментальных методов исследования и их соответствии с имеющимися данными других авторов подтверждает достоверность полученных результатов.

Научная новизна исследования. В результате проделанной работы впервые получены следующие результаты:

2. Исследованы процессы, протекающие при импульсном пробое гелия с самостоятельным инициированием, изучены механизмы его формирования и пространственно-временная структура разряда. Показано, что начальные условия однозначно определяют пространственную структуру разряда как на стадии формирования, так и на более поздних стадиях контракции. При этом наблюдаются разнообразные объемные формы горения импульсных разрядов со свойствами, присущими как нормальным, так и аномальным тлеющим разрядам. Показано, что объемный разряд в Не представляет

Л -у собой аномальный тлеющий разряд с высокой плотностью тока («10 А/см ) л и предельным удельным энерговкладом («0,1 Дж/см ).

3. Выявлены оптимальные условия формирования и устойчивого горения объемного разряда, а также изучен характер его контракции в искровой канал. Экспериментально установлено, что для объемного разряда в Не, безразмерная величина ir(Ur-I)/(spd), которая однозначно отображает взаимосвязь параметров горения объемного разряда с начальными условиями, постоянна в пределах изменения значений Ео «3-15 кВ/см, р«1-5 атм, d«l-2 см и не зависит от того, каким начальным отношением Е/р и сечением s разряд задается. При этом ионизационная способность электрона ri=a/E0 (a-коэффициент ударной ионизации) максимальна и оптимальны условия для размножения электронов.

4. Обнаружено, что при высоких удельных энерговкладах >0,1 Дж/см , полях Е0> Екр«12 кВ/см и значительных перенапряжениях (W>300%) объемный разряд в Не переходит в необычный режим объемного горения -сильноточный диффузный режим, в котором практически отсутствует контракция и который характеризуется высокой концентрацией электронов

I / 1 О "X О

1-5)-10 см", плотностью тока «(10-10) А/см и длительностью объемного протекания тока «(1 -3)-10"6 с.

7. Исследована релаксация плазмы наносекундного разряда в полом катоде при средних давлениях (1-100 Тор) с парами материала электродов, и показано, что рост концентрации паров металла приводит к росту энергетических потерь электронов и уменьшению по давлению границы перехода функции распределения от нелокальной к локальной. Кроме того, увеличение относительного содержания паров металла и давления газа приводит к увеличению параметра релаксации К, который определяет потери энергии электронов в упругих и неупругих столкновениях с атомами исследуемого газа и паров металла.

На защиту выносятся: 1. Результаты исследования физического механизма формирования однородного плазменного столба и катодного слоя самостоятельного объемного разряда в гелии, а также механизм инициирования и развития неустойчивости ОР в гелии; модель формирования катодного слоя самостоятельного объемного разряда в гелии и алгоритм ее теоретического решения; модель формирования объемного разряда в гелии с предыонизацией, в основе которой лежит процесс движения одной катодонаправленной волны ионизации, скорость которой определяется интенсивностью накопления положительных ионов на фронте волны, а основным процессом, обеспечивающим ток проводимости с катода на стадии формирования, является фотоэмиссия с катода.

2. Результаты экспериментального исследования начальных стадий импульсного разряда в Не при напряжениях, близких к статическим пробойным, и механизмы влияния граничных условий на формирование таунсендовского, стримерного и объемного разрядов. Модель формирования стримерного пробоя в гелии, основанная на результатах сопоставления измеренных предпробойных токов для таунсендовского и стримерного разрядов с пространственно-временной динамикой формирования начальных стадий разряда. Экспериментальное обоснование существования для объемного разряда в Не безразмерной величины Tr(Ur-I)/(spd), которая однозначно отображает взаимосвязь параметров горения объемного разряда с начальными условиями и является константой в пределах изменения значений Е0 «3-15 кВ/см, р«1-5 атм, d«l-2 см и произвольных значений начального отношения Е/р и сечения s разряда. При этом ионизационная способность электрона г|=а/Ео максимальна и оптимальны условия для размножения электронов.

3. Кинетика релаксации плазмы объемного разряда высокого давления в парогазовых смесях гелия (He-Fe, He-Cu), обусловленная выбросом паров материала электродов в плазму; механизмы ионизационной релаксации в поперечном наносекундном разряде с щелевым катодом в парогазовых смесях инертных газов.

4. Обнаруженный впервые при больших удельных энерговкладах >0,1 Дж/см , полях Ео> Екр «12 кВ/см и значительных перенапряжениях (W > 300%) факт существования необычного режима горения разряда в Не - сильноточного диффузного режима, в котором практически отсутствует контракция и

15 3 характеризуется высокой концентрацией электронов « (1-5)-10 см" , ч л ^ плотностью тока «

ЮМ00 А/см и длительностью однородного объемного горения да (1-3)10"6 с.

5. Результаты проведенного впервые детального исследования спектра излучения приэлектродной плазмы объемного разряда в гелии и кинетикш заселения возбужденных состояний атомов паров материала электродов, формируемых в разряде в процессе электрического пробоя.

Апробация результатов исследования и публикации. Материалы, содержащиеся в настоящей диссертационной работе, докладывались на ежегодных научных конференциях ФФ ДГУ, на YII и YIII Всесоюзных конференциях по физике низкотемпературной плазмы (Ташкент, 1987, Минск, 1991), на XII Республиканской конференции молодых ученых Дагестана (Махачкала, 1988), на IY, Y, YI, YII Всесоюзных конференциях по физике газового разряда (Махачкала, 1988, Омск, 1990, Казань, 1992, Самара, 1994), на XX Международной конференции по явлениям в ионизованных газах (Пиза, 1991), на И, III, IY Международных конференциях по физике плазмы и плазменным технологиям (Минск, 1997, 2000, 2003), на Всероссийских научных конференциях по физике низкотемпературной плазмы (Петрозаводск, 1998, 2001, 2004), на региональной конференции по физике межфазных явлений (Нальчик, 1998), на IX, X Всероссийских конференциях по физике газового разряда (Рязань, 1998, 2000), на научной сессии межведомственного совета РАН по комплексным проблемам физики, химии и биологии (Ростов, 1998), на II Международной конференции по проблемам и вопросам прикладной физики (Саранск, 1999), на I, II, III Всероссийских конференциях по физической электронике (Махачкала, 1999, 2001, 2003), на научной конференции ДНЦ РАН, поев. 275-летию РАН (Махачкала, 1999), на I, II и III Международных конференциях по фазовым переходам и нелинейным явлениям в конденсированных средах (Махачкала, 2000, 2002, 2004), на XXX и XXXI Всероссийских конференциях по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу (Звенигород, 2003, 2004), на VI Международной конференции по импульсным лазерам на переходах атомов и молекул (Томск, 2003), а также на научных семинарах ДГУ, МГУ, ИВТ РАН, МЭИ, ИОФ РАН.

Публикации. Основные материалы диссертационной работы отражены в 76 печатных работах, в том числе в 22 статьях в центральных научных журналах, 6 докладах и 48 тезисах докладов на региональных, Всероссийских и Международных конференциях.

Заключение диссертации по теме "Физическая электроника"

Выводы к главе 6.

1. Впервые исследована релаксация плазмы наносекундного разряда в катоде с отрицательной кривизной при средних давлениях (1-100 Тор) при наличии паров материала электродов, и показано, что рост концентрации паров металла приводит к росту энергетических потерь электронов и уменьшению по давлению границы перехода функции распределения от нелокальной к локальной. Кроме того, увеличение относительного содержания паров металла и давления газа приводит к увеличению параметра релаксации К

К=Е—, где xd - характерное время диффузии, ii - характерное время г,релаксации энергии электронов), который определяет потери энергии электронов в упругих и неупругих столкновениях с атомами исследуемого газа и паров металла.

2. Показано, что пары материала электродов, формируемых в разряде в процессе электрического пробоя, не оказывают заметного влияния на характерные времена релаксации плазмы ОР в гелии атмосферного давления. В частности, показано, что при одной и той же начальной концентрации и температуры электронов время релаксации этих параметров практически не зависит от концентрации паров металла. Однако плазма паров металла, образуемая при распылении электродов представляет интерес для получения стимулированного излучения в УФ областях спектра. Поэтому целесообразно продолжить исследования с целью применения спонтанного излучения эксимерных молекул буферного газа, концентрация которых в ОР по оценкам составляет 20-30% от концентрации электронов, для возбуждения атомов паров металла электродов.

3. Характер и режим энергетической релаксации группы быстрых электронов, формируемых на фронте волны ионизации, определяет наличие нескольких времен релаксации оптического излучения за фронтом волны ионизации. При этом максимальная плотность метастабильных атомов ограничивается процессами ступенчатой ионизации вторичными волнами ионизации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении отмечается, что в диссертации решена задача взаимосвязи и устойчивости различных форм импульсных разрядов высокого давления. При различных конфигурациях разрядного промежутка и материалах электродов определены механизмы их формирования в широком диапазоне изменения начальных параметров разряда: величины поля Ео « 3-30 кВ/см, давления газа в диапазонах 1-100 Тор и 1-5 атм, концентрации первичных о электронов п0 от фоновой до значения п0«10 см" . Развиты методы комплексного исследования электрических, спектральных и оптических характеристик различных стадий импульсных разрядов высокого давления с наносекундным временным разрешением. Все этапы развития самостоятельного импульсного разряда (лавина, стример, ОР, искровой канал и дуга) исследованы с единой позиции, и обоснованы механизмы их естественного перехода из одной формы в другую, связанные с развитием неустойчивостей. Установлены общие закономерности устойчивости и взаимодействия различных форм импульсных разрядов.

При этом получены следующие основные результаты: 1. На основе систематического экспериментального и теоретического исследования начальных стадий импульсных разрядов в Не и Аг при напряжениях, близких к статическим пробойным, изучено влияние начальных условий на механизмы формирования таунсендовского, стримерного и объемного разрядов. Для разряда в Не теоретически рассчитано и экспериментально установлено существование границы по напряженности приложенного электрического поля Екр (для разряда в Не атмосферного давления EKp=UKp/d«5,6 кВ/см, UKp = 5,6 кВ, d=l см, Е/р «4 В/см-Тор, р=760 Тор), выше которой происходит смена механизма пробоя от таунсендовского к стримерному.

Обобщены качественные представления о развитии начальных стадий искровых разрядов, позволяющие объяснить механизмы и скорости их распространения при различных давлениях и энерговкладах. Применительно к Не уточнена модель формирования стримерного пробоя. А именно, показано, что на первом этапе при достижении концентрации электронов значения «1013 см"3 происходит экранировка внешнего электрического поля на дебаевской длине (плазменная модель), причем необходимо, чтобы время дебаевской экранировки было меньше характерного времени роста концентрации заряженных частиц в плазме вследствие лавинной ионизации атомов газа

Ven/C0p2«l/Vi).

2. Получена общая картина формирования искрового канала в гелии и в аргоне как при стримерном пробое, так и в объемном разряде. Показано, что в гелии в условиях сильной предварительной ионизации рабочего газа разряд имеет объемную форму в широком диапазоне начальных напряжений, и определены оптимальные условия его зажигания. Длительность и устойчивость однородного горения объемного разряда определяется л критической плотностью тока «40 А/см и предельным удельным энерговкладом «0,1 Дж/см3.

Экспериментально показано, что в пределах изменения значений Е0«3-15 кВ/см, р«1-5 атм, d»l-2 см для объемного разряда в Не можно ввести безразмерную величину xr(UrI)/(pds), которая остается постоянной и не зависит от того, какими начальными отношением Е/р и сечением s разряд задается. При этом ионизационная способность электрона Г|=а/Е0 максимальна и оптимальны условия для размножения электронов. Получено аналитическое выражение для напряжения горения OP Ur как функции начальных условий эксперимента (величины поля, давления газа, материала электродов, длины промежутка и т.д.).

3. Впервые обнаружено, что при высоких энерговкладах >1 Дж, полях Е0> Екр«12 кВ/см и значительных перенапряжениях (W>300%) объемный разряд в Не переходит в необычный режим объемного горения - сильноточный диффузный разряд, в котором практически отсутствует контракция и который характеризуется высокой концентрацией электронов «(1-5)-1015 см"3,

2 з ^ плотностью тока «(10-10J) А/см и длительностью объемного протекания тока «(1-3)-10*6 с.

Показано, что устойчивость однородного горения ОР определяется плотностью рабочего газа, величиной отношения Е/р, энерговкладом в разряд, которые должны быть меньше определенных критических значений. При этом объемный разряд в Не представляет собой аномальный тлеющий разряд с

2 2 высокой плотностью тока («10 А/см ). Применение закона подобия к анализу ОР показывает, что при постоянном давлении рост внешнего поля приводит к увеличению отношения j/p2, а также катодного падения потенциала и при некоторой критической плотности тока объемный разряд переходит в искровой.

5. В прикатодной области разряда неизбежно формируются высокие значения напряженности электрического поля Ек, которые возрастают с ростом плотности тока разряда. А для самой плотности тока существуют критические значения, выше которых ВАХ катодного слоя становится падающей за счет процессов автоэмиссии. Выяснено, что появление катодного пятна при высоких давлениях является одной из серьезных причин, затрудняющих устойчивое горение ОР. Поэтому целесообразно применять такие условия формирования разряда, при которых зависимость коэффициента ударной ионизации от поля слабая. Этот случай соответствует высоким электрическим полям - пробою сильноперенапряженных промежутков.

6. Впервые детально исследованы общие закономерности формирования спектра излучения приэлектродной плазмы объемного разряда в гелии, и изучена кинетика заселения возбужденных состояний атомов паров материала электродов, формируемых в разряде в процессе электрического пробоя. Показано, что исследование особенностей изменения спектра излучения из различных областей разряда во времени является важным методом изучения поведения как самого разряда, так и процессов на катоде.

6 2 7 2 см, возрастают плотности тока от 4-0 А/см до 10 А/см , уменьшаются времена формирования катодных пятен, а удельная скорость эрозии у (y=m/qt-отношение массы испаренного вещества к прошедшему заряду) остается постоянной величиной и не зависит от величины тока разряда, т.е. с ростом тока увеличивается масса испаренного вещества.

По спектрам излучения объемных и контрагированных разрядов получены экспериментальные результаты, поясняющие как особенности формирования КП, так и характер контракции ОР в искровой канал в Не, а по спектру излучения материала электродов определены длительности однородного горения ОР и времена запаздывания формирования катодных пятен. Установлено, что увеличение внешнего поля Uo приводит как к уменьшению длительности однородного горения ОР, так и времени запаздывания формирования катодного пятна. Обнаружено, что замена алюминиевых электродов на стальные увеличивает как время однородного горения ОР, так и время запаздывания формирования КП, что, возможно, связано с разной работой выхода материала электродов. Показано, что в широком диапазоне плотностей токов и длительностей горения разряда процесс контракции происходит за счет прорастания высокопроводящих каналов со стороны электродов (Vk«106 см/с). При этом роль инициирующих факторов для развития процесса контракции играют катодные и анодные пятна.

Обнаружено, что в процессе развития пробоя интенсивность излучения спектральных линий материала электродов проходит через два максимума (интенсивность излучения на переходах атома Fel характеризуется одинаковым поведением во времени и наличием одного максимума, а для атома А1 характерно наличие двух максимумов), первый из которых определяется временным ходом плотности тока j(t), а второй - остыванием плазмы и ростом рекомбинационного излучения. При этом расчетами показано, что их возбуждение происходит за счет ударного электронного возбуждения, а рекомбинационный максимум обусловлен процессами диэлектронной рекомбинации.

Показано, что пары материала электродов, формируемых в разряде в процессе электрического пробоя, не оказывают заметного влияния на характерные времена релаксации плазмы ОР в гелии атмосферного давления. В частности, показано, что при одной и той же начальной концентрации и температуре электронов время релаксации этих параметров практически не зависит от концентрации паров металла. Однако плазма паров металла, образуемая при распылении электродов, представляет интерес для получения стимулированного излучения в УФ областях спектра. Поэтому целесообразно продолжить исследования с целью применения спонтанного излучения эксимерных молекул буферного газа, концентрация которых в ОР по оценкам составляет 20-30% от концентрации электронов, для возбуждения атомов паров металла электродов.

7. Впервые исследована релаксация плазмы наносекундного разряда в катоде с отрицательной кривизной при средних давлениях (1-100 Тор) при наличии паров материала электродов и показано, что рост концентрации паров металла приводит к росту энергетических потерь электронов и уменьшению по давлению границы перехода функции распределения от нелокальной к локальной. Кроме того, увеличение относительного содержания паров металла и давления газа приводит к увеличению параметра релаксации К (К=Е—, где г,

Td - характерное время диффузии, Ti - характерное время релаксации энергии электронов), который определяет потери энергии электронов в упругих и неупругих столкновениях с атомами исследуемого газа и паров металла.

8. Впервые выполнены детальные теоретические и экспериментальные исследования спектрального состава излучения из объема плазмы самостоятельного импульсного разряда в гелии атмосферного давления. Показан различный характер возбуждения атомарных и ионных линий исследуемого газа. а) На стадии объемного горения интенсивно возбуждаются спектральные атомарные, а в искровом канале ионные линии Не, интенсивность которых во времени проходит через ряд максимумов ( в наших экспериментах от одного до трех), которые связаны, в первую очередь, с наличием характерных максимумов концентрации и температуры плазмы в области максимумов разрядного тока, последний максимум - рекомбинационный и связан с уменьшением рекомбинационного излучения при остывании плазмы. б) Разработаны и реализованы математические модели для анализа кинетики процессов в плазме самостоятельного объемного разряда в гелии высокого давления как в чистом гелии, так и с учетом примесей паров металла. Рассчитаны характерные значения различных компонент плазмы (концентрация электронов, ионов, молекулярных ионов, эксимерных молекул гелия, заселенность уровней с п=2,3,4, температура электронов и поле) на стадиях формирования и объемного горения. Показано, что на стадии объемного горения образуются эксимерные молекулы гелия, которые служат эффективным резервуаром для вкладываемой энергии. в) Результаты численного моделирования показывают, что при рассмотренных начальных условиях время релаксации электронной плотности ne(t) не зависит от внешнего поля, а определяется давлением газа в промежутке. Установлено, что образование в плазме молекулярных ионов гелия He2+ происходит в процессе конверсии, а их гибель обусловлена процессами диссоциативной рекомбинации с электронами, который является доминирующим рекомбинационным процессом. Опустошение заселенности возбужденного уровня (п=2) со временем происходит как за счет процессов ступенчатого электронного возбуждения, так и процессов ассоциации с образованием эксимерных молекул Не2*, которые разрушаются в реакциях ассоциативной ионизации. С ростом давления гелия наблюдается увеличение интенсивности излучения атомных и ионных линий, возможно, связанное с падением температуры электронов в плазме вследствие их охлаждения при упругих столкновениях с атомами Не, а также некоторым возрастанием концентрации пе в этих условиях.

9. На основе экспериментальных и численных исследований предложена модель динамики формирования катодного слоя самостоятельного объемного разряда в гелии, и разработан алгоритм ее решения. Показано, что формирование объемного разряда в гелии с предыонизацией происходит в процессе движения одной катодонаправленной волны ионизации, скорость которой определяется интенсивностью накопления положительных ионов на фронте волны. При этом основным процессом, обеспечивающим ток проводимости с катода на стадии формирования, является фотоэмиссия с катода. Для создания и поддержания устойчивого объемного разряда необходимо обеспечить однородность внешнего электрического поля в межэлектродном пространстве, создать высокий уровень предыонизации, удовлетворяющий условию перекрытия электронных лавин, уменьшить длительность высоковольтных импульсов, прикладываемых к промежутку, подбор материала электродов для обеспечения однородной воспроизводимости вторичных электронов с катода.

В заключение автор считает приятным долгом выразить глубокую признательность научному консультанту Омарову О.А. за постоянное внимание и творческое участие в обсуждении результатов проведенных исследований, а также за организационную поддержку работы. Представленные в диссертации исследования стимулировались большей частью экспериментами, проведенными совместно с сотрудниками кафедры физической электроники Даггосуниверситета Хачаловым М.Б. и Ашурбековым Н.А.

Список источников диссертации и автореферата по физике, доктора физико-математических наук, Курбанисмаилов, Вали Сулейманович, Махачкала

1. Воробьев Г.А., Месяц Г.А. Техника формирования высоковольтных наносекундных импульсов. М.: Атомиздат, 1963. 167 с.

2. Месяц Г.А., Насибов А.С., Кремнев В.В. Формирование наносекундных импульсов высокого напряжения. М.: Энергия, 1970. 152с.

3. Новикова Г.М., Хаустова В.П. Источники света наносекундной длительности. //Светотехника. 1975. №10. С.19-20.

4. Онучин А.П. Генератор световых импульсов наносекундной длительности. //ПТЭ. 1961. №6. С.100-103.

5. Павловский А.И., Босамыкин B.C., Карелин В.И., Никольский B.C. Электроразрядный ОКГ с инициированием в активном объеме. //КЭ.1976. ТЗ. №3. С.601-604. '

6. Велихов Е.П., Письменный В.Д., Рахимов А.Т. Несамостоятельный газовый разряд, возбуждающий непрерывные СОг лазеры. //УФН.1977. Т. 122. Вып.З. С.419-447.

7. Леб J1. Основные процессы электрических разрядов в газах. /Пер. с англ. под ред. Н.А. Капцова. М.: Гостехиздат, 1950. 672 с.

8. Allen K.R., Philips К. Cloud chamber stucty of electron avalanche growth. //Prog. Roy Cjc. 1963. V.274. P.163-186.

9. Ретер Г. Электронные лавины и пробой в газах. /Пер. с нем. под ред. B.C. Камелькова. М.: Мир, 1968. 390 с.

10. Мик Дж., Крегс Дж. Электрический пробой в газах. М.: ИЛ. 1960. 390с.

11. Wagner K.N. Vorstadium des Funkens unterzucht mit dem Bilderstarker. //Z. Phys.1967. Bd.204, H.3. S.177-197.

12. Koppitz I. Die radiale und axiale Entwiklung des Leuchtens in Funkenkanal untersucht mit Wichkamera. //Z. Naturforch.1967. Bd.22. №.11. S. 1089-1097.

13. Koppitz I. Nitrogen discharges of large cross Section at higgh overvoltage in a homceneous sield. //J. Phys. D.: Appl. Phys.1973. Vol.6. P.1494-1502.

14. Бабич JI.П., Станкевич Ю.Л. Критерий перехода от стримерного механизма газового разряда к непрерывному ускорению электронов. //ЖТФ. 1972. Т.42. № 4. С.795 799.

15. Бройтман А.П., Омаров О.А., Решетняк С.А., Рухадзе А.А. Плазменная модель электрического пробоя газов высокого давления. /Препринт ФИАН СССР. М., 1984. №.197. 54 с.

16. Doran A.A. The development of a Towsend discharge in N2 up to breakdown investigated by image converter, intesivier and photomultiplier technigues. //Z. Phys.1968. Bd 208. №2. P.427-440.

17. Лозанский Э.Д., Фирсов О.Б. Теория искры. М.: Атомиздат, 1975. 272 с.

18. Омаров О.А., Рухадзе А.А. О проявлении плазменной стадии развития лавины при искровом пробое газов. //ЖТФ. 1980. Т.50. № 3. С.536 539.

19. Лозанский Э.Д. К вопросу о природе фотоионизирующего излучения при стримерном пробое газа. //ЖТФ. 1968. Т.38. № 3. С. 1563-1567.

20. Павловский А.И., Бабич Л.П., Лойко Т.Е., Тарасова Л.В. Убегание электронов в газовых разрядах и происхождение минимума. //ДАН СССР. 1985. T.28I. № 6. C.I359-I363.

21. Кремнев В.В., Месяц Г.А. О механизме развития импульсного разряда в газе при одноэлектронном инициировании. //ЖПМТФ.1971.Т.1. С.40-45.

22. Омаров О.А., Рухадзе А.А., Шнеерсон Г.А. О плазменном механизме пробоя газов высокого давления в сильном постоянном электрическом поле. //ЖТФ. 1979. Т.49. № 9. С. 1997- 2000.

23. Газовые лазеры: Пер. с англ. /Под ред. И. Мак-Даниела, У. Нигена. М.: Мир,1986. 552 с.

24. Palmer A.J. A Physical model on the initiation of atmospheric-pressure glow discharges. //Appl. Phys. Lett. 1974. Vol. 25. P.138-140.

25. Карнюшин B.M., Солоухин Р.И. Макроскопические и молекулярные процессы в газовых лазерах. М.: Атомиздат, 1981.

26. Хачалов М.Б. Формирование и развитие искрового канала в аргоне: Дисс. канд. физ.- мат. наук. Даггосуниверситет, 1986. 155 с.

27. Бычков Ю.И., Королев Ю.Д., Месяц Г.А., и др. Объемные разряды, применяемые для накачки эксимерных лазеров. В кн.: Лазерные системы.-Новосибирск: Наука, 1980. С.14 29.

28. Козырев А.В., Королев Ю.Д., Месяц Г.А., Новоселов Ю.И., Шемякин И.А. Контракция объемного разряда, инициируемого ультрафиолетовым излучением в смеси Ar: SF6. //ЖТФ.1981. T.5I. Вып.9. С.1817-1822.

29. Колчин К.И., Прозоров Е.Ф., Ульянов К.Н., и др. Сильноточный объемный разряд со спитцеровской проводимостью. //Y Всесоюзная конференция по физике газового разряда: Тез. докл. Омск, 1990. 4.1. С.113-114.

30. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Сильноточная диффузная фаза импульсного объемного разряда в Не атмосферного давления. //YIII Всесоюзная конференция по физике низкотемпературной плазмы: Тез. докл. Минск, 1991. 4.2. С. 85-86.

31. Ашурбеков Н.А., Арсланбеков М.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Сильноточный диффузный разряд в гелии атмосферного давления. //XXXI Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС: Тез. докл. Звенигород, 2004. С.270.

32. Бохан П.А., Закреевский Д.Э. Исследование продольного импульсно-периодического разряда в парогазовых смесях высокого давления. //ЖТФ. 1997. Т.67.№4.С. 25-31.

33. Жуков В.В., Кучерев B.C., Латуш Е.Л. и др. Рекомбинационные лазеры на парах химических элементов. Генерация на ионных переходах металлов. //Квантовая электроника. 1977. Т.4. №6. С. 1257-1267.

34. Курбанисмаилов B.C., Ашурбеков Н.А., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Импульсный разряд в парогазовых смесях гелия высокого давления. //XXX Всероссийская конференция по физике плазмы и УТС: Тез. докл. Звенигород, 2003. С. 124.

35. Курбанисмаилов B.C., Омаров O.A., Ашурбеков H.A. Физика газового разряда. Учебное пособие с грифом УМО. Махачкала, 2001. 201 с.

36. Нестерихин Ю.Е., Комельков B.C. Мейлихов Е.З. Импульсный пробой малых промежутков в наносекундной области времен. //ЖТФ.1964. Т.34. №1. С.40-52.

37. Воробьев В.В., Искольдский A.M. Импульсный пробой в однородном поле в воздухе при существенных перенапряжениях. //ЖТФ. 1966. Т.36. №11. С.2095-2098.

38. Месяц Г.А., Бычков Ю.И. Статистическое исследование запаздывания пробоя коротких газовых промежутков в сверхвысоких электрических полях в наносекундном диапазоне. //ЖТФ. 1967. Т.37, №9. С.1712- 1719.

39. Месяц Г.А., Бычков Ю.И., Искольдский А.И. Время формирования разряда в коротких воздушных промежутках в наносекундном диапазоне времени. //ЖТФ. 1968. Т.38. №8. С.1281-1287.

40. Бычкова Л.Г., Бычков Ю.И., Месяц Г.А. Эффект сильного роста времени запаздывания газовых промежутков при высоких электрических полях. //Известия вузов. Физика. 1969. №2. С.36-39.

41. Бычков Ю.И., Королев Ю.Д., Орловский В.М. Диффузная и канальная стадия при пробое перенапряженных газовых промежутков. //Известия вузов. Физика. 1971. №9. С.45-49.

42. Нестерихин Ю.Е., Комельков B.C., Мейлихов Е.З. Импульсный пробой малых промежутков в наносекундной области времени. //ЖТФ.1964. Т.34, №1. С.40-52.

43. Бычкова Л.Г., Бычков Ю.И., Месяц Г.А., Юрике Я.Я. Электронно -оптическое исследование развития электрического разряда в газе при высоких напряженностях электрического поля и одноэлектронном инициировании. //Известия вузов. Физика. 1969. №11. С.24-27.

44. Королев Ю.Д., Гаврилюк П.А. Электронно оптические исследования разряда в воздухе и углекислом газе в наносекундном диапазоне. //Известия вузов. Физика. 1972. №11. С. 101-102.

45. Бабич Л.П., Березин И.А., Лойко Т.В. и др. Взрывная эмиссия электронов в наносекундных газовых разрядах. //ЖТФ.1977. Т.47. №1. С.195-198.

46. Бычков Ю.И., Королев Ю.Д., Гаврилюк П.А. Формирование разряда и образование высокопроводящего канала при электрическом разряде в наносекундном диапазоне. //ЖТФ. 1972. Т.42. №8. С. 1674-1679.

47. Андреев С.И., Новикова Г.М. Исследование объемного разряда наносекундной длительности в воздухе при атмосферном давлении. //ЖТФ. 1975. Т.45. №8. С. 1692-1703.

48. Андреев С.И., Соколов Б.М. Исследование механизма пробоя короткого воздушного промежутка. //ЖТФ. 1966. Т.36. №2. С.349-352.

49. Бакшт Р.Б., Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Формирование искрового канала из катодного пятна в импульсном объемном разряде. //Физика плазмы. 1977. Т.З. №3. С.652-656.

50. Королев Ю.Д., Кузьмин В.А., Месяц Г.А., Ротштейн В.П. Взрывные процессы на катоде и контрагирование объемного разряда наносекундной длительности. //ЖТФ. 1979. Т.49. №2. С.404-414.

51. Андреев С.И., Новикова Г.М. О роли взрывных процессов на катоде при пробое газоразрядного промежутка в условиях высокого перенапряжения. //ЖТФ. 1980. Т.50. №3. С.530-535.

52. Королев Ю.Д., Кузьмин В.А., Месяц Г.А. Наносекундный газовый разряд в неоднородном поле со взрывными процессами на электродах. //ЖТФ. 1980. Т.50. №4. С.699-704.

53. Андреев С.И., Новикова Г.М. К вопросу о возможности взрывных процессов на катоде на стадии объемного разряда. //Тез. докл. II симпозиума по сильноточной электронике. Томск, 1975. С.67-68.

54. Андреев С.И., Новикова Г.М. Структура объемного разряда наносекундной длительности. //Письма в ЖТФ.1975. Т.1. №14. С.654-660.

55. Андреев С.И., Новикова Г.М. Спектроскопические исследование объемного разряда наносекундной длительности в воздухе. //Оптика и спектроскопия. 1976. Т.40. №2. С.227-234.

56. Месяц Г.А. О взрывных процессах на катоде. //Письма в ЖТФ. 1975. Т.1. №19. С.885-889.

57. Андреев С.И., Ванюков М.П. Исследование электрических процессов в искровом разряде наносекундной длительности. //ЖТФ. 1961. Т.31. №8. С.961-964.

58. Бабич Л.П. Об устойчивости плазменных колебаний в искровом пробое газов. //Физика плазмы. 1981. Т.7. №6. С. 1419-1422.

59. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Автоэмиссионные и взрывные процессы в газовом разряде. Новосибирск: Наука, 1982, 255 с.

60. Бабич Л.П., Березин И.А., Лойко Т.В., Тарасов М.Д. Роль ускорительных процессов в формировании объемных наносекундных разрядов в плотных газах. //Известия вузов. Радиофизика. 1982. Т.25. №10. С.1131-1137.

61. Павловский А.И., Бабич Л.П., Лойко Т.В., Тарасова Л.В. Убегание электронов в газовых разрядах и происхождение минимума U(pd). //ДАН СССР. 1985. Т.281. №6. С.1359-1363.

62. Месяц Г.А., Королев Ю.Д. Объемные разряды высокого давления в газовых лазерах. //УФН. 1986. Т.148. Вып.1. С.100-108.

63. Королев Ю.Д., Хузеев А.П. Формирование искрового канала в объемном разряде, инициируемых пучком быстрых электронов. //ТВТ.1975. Т.13. №4. С.861-862.

64. Велихов Е.П., Голубев С.А., Ковалев А.С., и др. Стационарный несамостоятельный газовый разряд в молекулярных смесях повышенного давления. //Физика плазмы. 1975. Т.1. Вып.5. С.847-853.

65. Бычков Ю.И., Королев Ю.Д., Месяц Г.А. и др. Разряд атмосферного давления в потоке газа, возбуждаемый непрерывно действующим пучком электронов. //ЖТФ. 1975. Т.45. Вып.2. C.24I2-2415.

66. Бычков Ю.И., Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Импульсный разряд в газе в условиях интенсивной ионизации электронами. //УФН.1978. T.I26. Вып.З. С.451-477.

67. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Физика импульсного пробоя. М.: Наука, 1991. 224с.

68. Бычков Ю.И., Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Инжекционная газовая электроника. Новосибирск, Наука, 1982. 237 с.

69. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Тимофеев В.Б. Хачалов М.Б. Влияние предыонизации газа на формирование разряда в аргоне. //Деп. ВИНИТИ, № 1485-В89, 1989. 13 с.

70. Асиновский Э.И., Василяк Л.М., Кирилин А.В., Марковец В.В. Реакция слабоионизированной плазмы на высоковольтный наносекундный импульс. //ТВТ.1975. Т.13. №6. С.1281-1282.

71. Асиновский Э.И., Василяк Л.М., Кирилин А.В., Марковец В.В. Характер взаимодействия мощного наносекундного импульса с плазмой. //Труды III Веер. конф. по плазменным ускорителям. Минск, 1976. С.289.

72. Асиновский Э.И., Марковец В.В., Самойлов И.С., Ульянов A.M. Две фазы развития наносекундного разряда в азоте и генерация лазерного излучения. //ТВТ.1978. Т.16. №.6. С.1309-1311.

73. Токунов Ю.М., Асиновский Э.И., Василяк JI.M. Динамика развития наносекундного разряда в азоте и генерации лазерного излучения. //ТВТ.1981. Т. 19. №3. С.491-496.

74. Asinovsky E.I., Vasiljak L.M., Toskunov Yu.M. Ionizing wave of Potential Gradient at High Voltage and High Pressure. //XV. Int. Conf. Phenom. Ionizeg Gases. Minsk,1980. P.559-560.

75. Асиновский Э.И., Василяк JI.M., Марковец В.В. Волновой пробой газовых промежутков. II. Волновой пробой в распределенных системах. //ТВТ.1983. Т.21. №3. С.577-590.

76. Василяк JI.M., Костюченко С.В., Кудрявцев Н.Н., Филюгин И.В. Высокоскоростные волны ионизации при электрическом пробое. //УФН.1994. Т. 164. №3. С.263-285.

77. Василяк JI.M., Ветчинин С.П., Поляков Д.Н. Влияние крутизны фронта высоковольтных наносекундных импульсов напряжения на пробой воздушных промежутков. //Письма в ЖТФ. 1999. Т.25. №18. С.74-80.

78. Лагарьков А.Н., Руткевич И.М. Ионизирующие волны пространственного заряда. //ДАН СССР. 1979. Т.249. №3. С.593-596.

79. Лагарьков А.Н., Руткевич И.М. Движение ионизирующих солитонов электрического поля в ограниченной плазме. //Физика плазмы. 1981. Т.7. №5. С.1132-1144.

80. Синкевич О.А., Трофимов Ю.В. О механизме распространения волны пробоя по слабоионизированной плазме в наносекундных разрядах. //ДАН СССР.1979. Т.249. №3. С.596-600.

81. Синкевич О.А., Трофимов Ю.В. О быстрой ионизации длинного столба плазмы вторичной волной пробоя. //ТВТ.1980. Т.18. №5. С.1088-1090.

82. Бабич Л.П., Лойко Т.В., Тарасова Л.В. Быстрые электроны и ренгеновское излучение наносекундных импульсных разрядов в газах. //Симпозиум по плазменной эмиссионной сильноточной электронике. Томск, 1973.

83. Бабич Л.П. Начальная стадия высоковольтных наносекундных газовых разрядов.-канд.дис., ВНИИЭФ. 1973.131 с.

84. Тарасова Л.В., Худякова Л.Н., Лойко Т.В., Цукерман В.А. Быстрые электроны и ренгеновское излучение наносекундных импульсных разрядов в газах при давлениях 0,1-760 Тор. //ЖТФ.1974. Т.44. №2. С.564-568.

85. Бабич Л.П., Лойко Т.В., Тарасова Л.В., Цукерман В.А. О природе ренгеновского излучения и быстрых электронов наносекундных газовых разрядов. //Письма в ЖТФ.1975. Т.1. №4. С.166-169.

86. Лойко Т.В., Тарасова Л.В., Цукерман В.А. Применение высоковольтного тлеющего разряда для генерации наносекундных импульсов рентгеновских лучей.//Письма в ЖТФ. 1977. Т.З. С. 120-122.

87. Бабич Л.П., Лойко Т.В., Шамраев Б.Н. К вопросу об усилении поля в прикатодной области, наносекундных разрядов в плотных газах. //Известия вузов. Радиофизика. 1979. Т.22. №1. С.100-106.

88. Бабич Л.П., Лойко Т.В., Тарасова Л.В. О генерации электронов аномальной энергии при наносекундных разрядах в плотных газах. //ЖТФ.1978. Т.48. №8. С.1617-1620.

89. Курбанисмаилов B.C. Самостоятельный импульсный разряд в гелии атмосферного давления: Диссертация кан. физ.-мат. наук: 01.04.08 /Дагестанский государственный университет. Махачкала, 1992.

90. Напартович А.П., Старостин А.Н. Механизмы неустойчивости тлеющего разряда повышенного давления. //В кн. Химия плазмы. М.: Атомиздат, 1979. В.6. С. 153-208.

91. Rogoff G.L. Gas heating effects in the constriction of a high- pressure glow discharge column. //Phys. of Fluids. 1964. V.7. №11. P. 1931-1940.

92. Елецкий A.B., Рахимов A.T. Неустойчивости в плазме газового разряда. //В кн. Химия плазмы. М.: Атомиздат, 1977. В.4. С.123-167.

93. Ecker G., Kroll W., Zoller О. Thermal instability of the plasma column. //Phys.of Fluids. 1964. V.7. № 12. P.2001-2006.

94. Ульянов K.H., Менахин Л.П. Неустойчивость тока в газе при средних давлениях. //ЖТФ.1971. Т.41. №12. С.2545-2551.

95. Велихов Е.П., Голубев B.C., Пашкин С.В. Тлеющий разряд в потоке газа. //УФН. 1982. Т. 137. ВыпЛ.С.117-132.

96. Бакшт Р.Б., Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Формирование искрового канала и катодного пятна в импульсном объемном разряде. //Физика плазмы. 1977. Т.З. № 3. С.652-658.

97. Генкин С.А., Козырев А.В., Королев Ю.Д., Тинчурин К.А. Измерение концентрации электронов в стадии нарастания искрового канала при контракции наносекундного объемного разряда с применением теневого метода Теплера. //ЖТФ.1985. Т.55. В.6. С.1216-1218.

98. Пиотровский Ю.А., Толмачев Ю.А. Определение констант скорости перемешивания заселенности уровней гелия медленными электронами. //Оптика и спектроскопия. 1982. Т.52. №4. С.754-758.

99. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Тимофеев В.Б. Формирование стримерного пробоя в гелии. //ТВТ.1989. Т.56. №3. С.1221-1223.

100. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Хачалов М.Б. Измерение слабых разрядных токов. //Измерительная техника. 1989. № 3. С.30-31.

101. Ашурбеков Н.А., Иминов К.О., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Динамика оптического излучения поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом. //Оптика и спектроскопия. 1998. Т.84. №4. С.556-562.

102. Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Омарова Н.О. Кинетика возбужденных атомов и оптическое излучение при волновом механизме пробоя инертных газов. //ТВТ.2000. Т.38. №5. С.823-839.

103. Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Омарова Н.О. Поляризация состояний атомов гелия при волновом механизме пробоя газа. //ТВТ.1999. Т.37. №4. С.550-553.

104. Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Омарова Н.О. Поляризация состояний атомов гелия на фронте высокоскоростной волны ионизации. //Изв. РАН. Серия физическая. 2000. Т.64. №7. С.1411-1415.

105. Ананьин П.С., Стибунов В.Н. Зависимость времени формирования искрового разряда в гелии от ионизации в разрядном промежутке. //Изв. вузов. Физика. 1973. Вып.З. С.47-52.

106. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Гаджиев А.З., Омарова Н.О. Оптические характеристики плазмы импульсного разряда в Не атмосферного давления. //ЖПС.1992. Т.27. С.456- 460.

107. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Длительность и устойчивость объемного разряда в гелии атмосферного давления. //Y ВК по ФГР: Тез докл. Омск, 1990. С.67-68.

108. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. К вопросу о характере контрагирования объемного разряда в гелии атмосферного давления. //ТВТ.1995. ТЗЗ. №3. С.346-350.

109. Бычков Ю.И., Осипов В.В., Савин В.В. Исследование разряда в смеси газов C02,N2, Не при высоком давлении. //ЖТФ.1976. Т.46. Вып.7. С.1444-1448.

110. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Хачалов М.Б. Объемный разряд в гелии при атмосферном давлении. //Ред. Журн. Известия вузов. Физика. Деп. в ВИНИТИ 28.11.89, №7089-В89. 10 с.

111. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Импульсный газовый разряд в гелии атмосферного давления. //Межвуз. сб.: Физика газового разряда. Махачкала, 1990. С.97-105.

112. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Устойчивость самостоятельного объемного разряда. //Вестник ДГУ. Махачкала, 1997. Вып.1. С.32-36.

113. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Искровой разряд высокого давления в гелии. //Деп. в ВИНИТИ 30.01.89. № 667-В89, Москва, 1989. 11 с.

114. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Тимофеев В.Б. Формирование искрового канала в гелии. //Деп. в ВИНИТИ 06.03.89. № 1486-В89, Москва, 1989. Юс.

115. Kurbanismailov V.S., Omarov О.A., Ashurbekov N.A., Iminov К.О. Development kinetics of ionization fronts and their impaction nanosecond discharge optic characteristics. //XX Int. Conference in Phenomena of Ionized Gases: Italy. Piza, 1991. P.540-541.

116. Эксимерные лазеры. /Под ред. Ч. Роудза. М.: Мир, 1981. 245 с.

117. Александров Н.Л., Кончаков A.M., Сон Э.Е. Влияние электрон-атомных столкновений на кинетические коэффициенты электронов в плазме инертных газов. //ЖТФ. 1980. Т.50. С. 481-486.

118. Омаров О.А., Хачалов М.Б. Тимофеев В.Б., Курбанисмаилов B.C. Тлеющая фаза импульсного разряда в гелии. //В сб.: Тез. докл. VII ВК по ФНП. Ташкент, 1987. СЛ14-115.

119. Курбанисмаилов B.C. Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Об устойчивости самостоятельного объемного разряда в гелии атмосферного давления. //Тезисы докл. YII Всерос. конф. студентов аспирантов и молодых ученых. С.-Петербург, 2001. С.364-365.

120. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. К стримерному пробою в гелии. // В сб.: Тез. докл. IV ВК по ФГР, Махачкала, 1988.4.1. С.28-29.

121. Allen K.R., Phillips К. Cloud chamber stucty of elektron avalanche growth. //Proc. Roy Coc.1963. Vol.274 A. P. 163-186.

122. Stritzke P., Sander I., Raether G. Spatial and temporal spectroscopy of a streamer discharge in nitrogen. //J. Phys., D: Appl. Phys. 1979. Vol.10. P.2285 -2300.

123. Бройтман А.П., Омаров О.А. О лазерном механизме распространения стримера. //Письма в ЖТФ. 1981. № 7. С.389-392.

124. Dicey F.R. Contribution to the Theory of Impulse Breakdown. //J. Appl. Phys. 1952. Vol. 53. № 12. P.1336-1341.

125. Fletcher R.C. Impulse Breakdown in the 10"9 sec. Range of Air at atmospheric Pressure. //Phys. Rev. 1949. Vol.76. № 10. P.1501-1511.

126. Ковальчук Б.М., Кремнев B.B., Месяц Г.А. Лавинный разряд в газе и генерирование ноно- и субнаносекундных импульсов большого тока. //ДАН СССР. 1970. Т. 191. С.76-78.

127. Карнюшин В.Н., Малов А.Н., Солоухин Р.И. О влиянии условий предыонизации на развитие однородного разряда в газах. //Квантовая электроника. 1978. Т.5. №3. С.555-562.

128. Levatter J.I., Lin S.-C. Necessary Conditions for the Nomogeneous Formation of Pulsed Avalanche Discharges at Nigh Gas Pressures. //J. Appl. Phys. 1980. Vol.51. №1.P.210-222.

129. Gunterschulze A. Zusammenhang zwischen Stromdichte und Kathodenfall der Glimmentladung bei Verwendung einer Schutzringkathode und Rorrektion der Temperaturerhohung. //Z.Phys. 1928. B.49. №.5. S.358-378.

130. Королев Ю.Д., Месяц Г.А., Пономарев В.Б. Условия возникновения взрывной эмиссии в объемных газовых разрядах высокого давления. //ЖПМТФ. 1979. №6.

131. Курбанисмаилов B.C., Кадиева П.Г., Хачалов М.Б. Характеристики объемного разряда в Не атмосферного давления. //IY Всесоюзнаяконференция по физике газового разряда: Тез. докл. Махачкала, 1988. 4.2. С.159-160.

132. Гуревич Д.Б., Канатенко М.А., Сидорова Т.Д. Формирование объемного разряда в азоте с радиоизотопной предыонизацией. //ЖТФ. 1983. Т.53. №3. С.68-70.

133. Спитцер JI. Физика полностью ионизованного газа. /Пер. с англ. Под ред. Левина М. Л,- М.: Мир, 1965.

134. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 592 с.

135. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Кадиева П.Г. Численное моделирование плазмы импульсного объемного разряда в гелии. //В сб.: Материалы II Всероссийской конференции по физической электронике. Махачкала, 2001. С.71-76.

136. Курбанисмаилов B.C., Ашурбеков Н.А., Омаров О.А. Спектральные и временные исследования объемных и контрагированных разрядов. //В сб.: Материалы Всероссийской конференции по физике низкотемпературной плазмы. Петрозаводск, 2001. Т.1. С.267-270.

137. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Особенности спектров излучения самостоятельного объемного разряда в гелии. //Вестник ДГУ. 2002. Вып.2. С.34-38.

138. Schmjeder D., Salamon T.I. A visible helium recombination laser //Opt. Commun. 1985. Vol.55. №1. P.49-54.

139. Ашурбеков H.A., Борисов В.Б., Егоров B.C. Спектроскопические и интерферометрические исследования наносекундного разряда с использованием лазеров //В межвуз. сб.: Физика газового разряда. Махачкала, 1990. С.22-25.

140. Ашурбеков Н.А., Иминов К.О. О механизме заселения возбужденных состояний атома гелия в наносекундном разряде в полом катоде в смеси Не-Ar. //В межвуз. сб.: Физика газового разряда. Махачкала, 1990.С.26-30.

141. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Ашурбеков Н.А. Прикатодная плазма объемного разряда в гелии атмосферного давления. //В сб.: "Плазма XX век". Петрозаводск, 1998. С.98-100.

142. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Ашурбеков Н.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Импульсный разряд в парогазовых смесях гелия высокого давления. //Прикладная физика. 2004. №3. С.41-46.

143. Kurbanismailov V.S., Omarov О.А., Ashurbekov N.A.Irradiation Spectrum of Near Catode plasma in the volumetric Helium discharge of atmospheric pressure. //IY Int. Conference in FPPT- 4. Minsk, 2003.

144. Daalder J.E. Erosion and the origin of charged and neutral species in vacuum //J.Phys. D: Appl. Phys.1975. Vol.8. P.1647.

145. Курбанисмаилов B.C., Омаров O.A., Ашурбеков H.A., Арсланбеков M.A. Самостоятельные импульсные разряды в парогазовых смесях инертных газов. //В сб.: Материалы III ВК по физической электронике. Махачкала, 2003. С.40-59.

146. Кесаев Н.Г. Катодные процессы электрической дуги. М.:Наука,1968.258 с.

147. Gundel Н. A model for diffuse breakdown in high gas pressure gases at homogeneous electric field strength. //Beitr. Plasmaphys. 1981. Vol.21. P. 393.

148. Sumida et al. Laser — generated electron emission from surfaces: Effect of the pulse shape on temperature and transient phenomena. //J. Appl. Phys.1981. V.52. P.2682-2690.

149. Осипов B.B., Лисенков B.B. Формирование катодного слоя самостоятельного объемного разряда. //ЖТФ.2000. Т.70. Вып. 10. С.27-33.

150. Годияк Г.В., Паномаренко А.Г., Травков И.В., Швейгерт В.А. Об условиях формирования однородного объемного разряда. /Препринт ИТПМ, 1983. №27-83. 51 с.

151. Месяц Г.А., Осипов В.В., Петров А.Н., Тельнов В.А., Фролов В.Н., Хамидулин Г.М. Влияние эмиссионных свойств электродов на характеристики импульсно-периодического С02 лазера. //ЖТФ. 1990. Т.60. Вып.4. С. 143-146.

152. Dreiskemper R., Schroder G., Botticher W. Light emission during cathode sheath formation I preionized high-pressure glow discharges. // IEEE Trans. On Plasma Sci: 1995. Vol.23. №2. P. 180 -187.

153. Bichkow Yu.I., Gawrilyuk P.A., Korolev Yu.D., Mesyats G.A. //Jn: Proc. of 10 th Intern. Conference on Phenomena in Ionized. Gases-Oxford, 1971. P. 168.

154. Девятое A.M., Шибков B.M. Элементарные процессы в ионизированном газе. М.: Наука, 1999. 83 с.

155. Бычков Ю.И., Суслов А.И., Тинчурин К.А., Ястремский А.Г. Динамика сильноточного диффузного разряда в аргоне. /Препринт Томского научного центра СО АН СССР. Томск, 1990. №.37. 17 с.

156. Смирнов Б.М. Эксимерные молекулы. //УФН.1983. Т.139. Вып.1. С.53-81.

157. Nighan W.L., Brown R.T. Efficient ХеС1(В) formation in an electron-beam assisted Xe/HCl laser discharge. //J. Appl. Phys. 1980.Vol.36. №7. P.498-500.

158. Rokni M., Mangano J.A., Jacob J.H., Hsia J.C. Rare Gas Fluoride Lasers. //IEEE J. Quant. Electron. 1978. Vol.14. № 7. P.464-481.

159. Осипов B.B., Лисенко B.B. Формирования плазменного столба объемного газового разряда с предварительной ионизацией. //Письма в ЖТФ. 1996. Т.22. Вып. 19. С.74-78.

160. Осипов В.В. Самостоятельный объемный разряд. //УФН.2000. Т.170. №3. С.226-240.

161. Соколова Ю.А., Соколов Е.В., Соколов В.Ф. База данных по сечениям элементарных процессов и кинетическим коэффициентам электронов. //В сб.: Материалы Всероссийской конференции по физике низкотемпературной плазмы. Петрозаводск, 2001. Т.1. С.51-56.

162. Лозанский Э.Д. Разритие электронных лавин и стримеров. //УФН.1975. Т.117. С.493-518.

163. Belasri A., Boeuf J.P., Pitchford L.C. Cathode sheath formation in a discharge-sustained XeCl laser. //J. Appl. Phys.1993. Vol.74. P. 1553-1558.

164. Осипов B.B., Лисенко В.В. Формирование объемного газового разряда в лазерных средах. //Оптика атмосферы и океана. 1997. Т. 10. №11. С. 12601265.

165. Держиев В.И., Тарасенко В.Ф., Яковленко С.И., Янчарина A.M. Пеннинговские плазменные лазеры на переходах гелия и неона. //Труды ИОФ АН СССР. 1989. Т.23. С.5-43.

166. Курбанисмаилов B.C., Таибов К.Т., Ашурбеков Н.А., Омаров О.А. Релаксация заселенности метастабильных уровней атомов гелия в процессе волнового пробоя. //В сб.: Материалы YII конф. по ФГР. Самара,1994. Т.2. С.177-178.

167. Ашурбеков Н.А., Борисов В.Б., Егоров B.C., Кардашов В.Р. Оптимизация параметров возбуждения пенинговского плазменного лазера на смеси неон водород продольным наносекундным разрядом. //Оптика и спектроскопия. 1995. Т.78. №6. С.999-1003.

168. Бохан П.А., Сорокин А.Р. Открытый разряд, генерирующий электронный пучок: механизм, свойства и использование для накачки лазеров среднего давления. //ЖТФ.1985. Т.55. № 1. С.88-95.

169. Ашурбеков Н.А., Иминов К.О. Усиление света на 3 D-2 Р переходе атома гелия в разряде в смеси гелий-аргон. //Оптика и спектроскопия. 1990. Т.68. Вып.1. С.48-53.

170. Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Иминов К.О Динамика развития, поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом. //Вестник ДГУ. Махачкала, 1996. С.7-13.

171. Ашурбеков Н.А., Омаров О.А., Курбанисмаилов B.C., Иминов К.О., Таибов К.Т. Кинетика возбужденных атомов в плазме поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом. //Вестник ДГУ. Махачкала,1998. Вып. 1.С.49-55.

172. Москалев Б.И. Разряд с полым катодом. М.: Энергия, 1969. 184 с.

173. Ngo М.Т., Schocnbach К.Н., Gerdin G.A., Zee J.M. The temporal of hollow cathode dischardes. //IEEE Trans. Plasma. Sci, 1990, Vol 18. №3. P.669-676.

174. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. Физические величины. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1231 с.

175. Александров Е.Б., Хвостенко Г.И., Чайка М.П. Интерференция атомных состояний. М.: Наука, 1991.

176. Ашурбеков Н.А., Омарова Н.О. Ассиметрия спонтанного излучения гелия при запаздывающем возбуждении в электрическом разряде. //ЖПС.1999.Т.66. №3. С.415-420.

177. Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Омарова Н.О. Поляризация состояний атомов гелия при волновом механизме пробоя. //В сб.: Материалы IX конференции по ФГР. Рязань, 1998. С.69-70.

178. Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Поляризация спонтанного излучения при наносекундном пробое гелия в коротких межэлектродных промежутках. //В сб.: Материалы II Межд. конф. "Проблемы и вопросы прикладной физики". Саранск, 1999.

179. Ашурбеков Н.А., Омаров О.А., Курбанисмаилов B.C., Таибов К.Т. Лазерная методика диагностики процессов волнового пробоя. //В сб.: Физика и техника плазмы. Минск. 1994. С. 164-165.

180. Ашурбеков Н.А., Омаров О.А., Курбанисмаилов B.C. Разработка лазерных методов диагностики процессов волнового пробоя в активных средах мощных импульсных газовых лазеров. //В сб.: Лазерная физика. С.Петербург. 1995. Вып. 13. С.34-35.

181. Грим Г. Уширение спектральных линий в плазме. М.: Мир, 1978. 489 с.

182. Александров А.Ф., Богданкевич Л.С., Рухадзе А.А. Основы электродинамики плазмы. М.: Высшая школа, 1978. 407 с.

183. Лагарьков А.Н., Руткевич И.М. Волны электрического пробоя в ограниченной плазмё. М.: Наука, 1989. 207 с.

184. Омаров О.А., Рухадзе А.А., Шихаев А.Ш. Плазменный механизм пробоя газов в сильных продольных магнитных полях. //ЖТФЛ981. Т.52. С.255-258.

185. Омаров О.А. Стримерный разряд в газах. Махачкала, 1989. 80 с.

186. Курбанисмаилов B.C. Арсланбеков М.А. Начальные стадии электрического разряда в газах. //Межвуз. сб.: ДГУ. Махачкала, 1997. С.19-23.

187. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Ашурбеков Н.А. Современные представления по пробою газов высокого давления. //В сб.: Материалы Всероссийской конференции по физической электронике. Махачкала, 1999. С.83-86.

188. Воробьев А.А., Руденко Н.С., Сметанин В.И. Техника искровых камер. М.: Атомиздат, 1978. 120с.

189. Chalmers I.D. Thetransient glow discharge in nitrogen and dryair. //J. Phys. D: Appl. Phys. 1974. Vol.4. № 8. P.l 147-1151.

190. Cavenor M.C., Meyer J. The development of spark discharge in hydrogen. //Aust. J. Phys. 1969. V.22. P.155-167.

191. Kohrman W. Die zeitliche Entwiclung der Tow-send-Entladung biszum Durchlag. //Z. Naturforsch. 1964. Bd.l9a. S.926-932.

192. Месяц Г.А., Бычков Ю.И., Кремнев B.B. Импульсный наносекундный электрический разряд в газе. //УФН.1972. Т.107. Вып.2. С.201-228.

193. Seguin H.J., McKen D.C.,Tulip J. Photon emission and photoionization measure ments in the C02 laser envisonment. //Appl. Phys. Lett. 1976. Vol.28. №9. P.487-489.

194. Борисов B.M., Гладущ Г.Г., Степанов Ю.Ю. Фотоионизация в импульсном С02-лазере. //Квантовая электроника. 1977.Т.4. Вып.4. С.809-813.

195. Беляцкий А.Ф., Гуревич Д.Б., Канатенко М.А., Подмошенский И.В. Получение объемного разряда в условиях радиоизотропной предыонизации газа. //Письма в ЖТФ.1980. Т.6. Вып.2. С.73-76.

196. Hogan D.C., Kearsley A.J., Weff С.Е. Resistive syabilisation of a dischargen-exsiteg XeCl laser. //J .Phys. D. 1980. Vol.13. №12. P.225.

197. Sze R.S., In: Excimer Laser. Meet. OSA, Lake Thae, Nev.1983. New. York, 1983. P.73.

198. Кишов М.-Р.Г., Акопджанов H.A. Некоторые характеристики излучения импульсного разряда в Не на стадии контрагирования канала. //Известия вузов. Физика. 1985. Т.28. №12. С.102-105.

199. Бычкова Л.Г., Бычков Ю.И., Месяц Г.А. О ступенчатом спаде напряжения на искре при импульсном разряде в наносекундном диапазоне времени. //Известия вузов. Физика.1967. №12. С.116-117.

200. Бычков Ю.И., Осипов В.В., Савин В.В. Исследования разряда в смеси газов С02, N2, Не при высоком давлении. //ЖТФ.1976. Т.46. Вып.7. С. 14441448.

201. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. О характере контрагирования объемного разряда в Не атмосферного давления. //В сб.: Материалы VI ВК по ФГР. Казань, 1992. С.36-37.

202. Shields Н, Alcock A. S. Teylor R.S. Effect of preionization unformity on a KrF laser. //Appl. Phys.1983. Vol.31. №1. P.27-35.

203. Бронин С .Я., Колобов В.М. и др. О нормальной плотности тока в несамостоятельном разряде. //ТВТ.1980. Т. 18. С.46-51.

204. Ульянов К.Н. Перегревная неустойчивость тока в молекулярных газах. //Теплофизика высоких температур. 1975. Т.13. № 3. С.656-659.

205. Egger Н., Dufour М., Seelig W. Inhomogeneities in TEA laser discharges. //J.Appl. Phys. 1976. Vol.47. №11.

206. Бугаев С.П, Литвинов E.A., Месяц Г.А., Проскуровский Д.И. Взрывная эмиссия электронов. //УФН. 1975. Т.115. B.l. С.101-120.

207. Акишев Ю.С., Напартович А.П., Пашкин С.В. и др. Влияние состояния поверхности электродов на образование катодных и анодных пятен. //Теплофизика высоких температур. 1984. Т.22. № 2. С.201-207.

208. Акишев Ю.С., Напартович А.П., Пономаренко В.В., Трушкин Н.И. Исследование преддугового катодного пятна в стационарном тлеющем разряде. //ЖТФ. 1985. Т.55. № 4. С.655-663.

209. Королев Ю.Д., Работкин В.Г., Филонов А.Г. Кольцевая структура катодных пятен в несамостоятельном тлеющем разряде в азоте. //ТВТ.1979. Т.17. №1. С.211-213.

210. Королев Ю.Д., Коршунов О.В., Хузеев А.П. Исследование сильноточного диффузного разряда в аргоне. //ТВТ.1985. Т.23. В.5. С.853-857.

211. Королев Ю.Д., Кузьмин В.А., Месяц Г.А. Взрывоэмиссионный механизм возникновения катодного пятна и предельные энергетические параметры наносекундного объемного разряда в азоте. //Физика плазмы. 1982. Т.8. В.6. С. 1244-1248.

212. Gunterschulze A. Der Kathodenfall der Glimmentladung in Abhangigkeit von der Stromdichte bei Spannungen bis 3000 Volt. //Z.Phys. 1930. B.59. №.7. S.433—445.

213. Месяц Г.А., Проскуровский Д.И. Импульсный электрический разряд в вакууме. Новосибирск: Наука, 1984. 256 с.

214. Раховский В.И. Физические основы коммутации электрического тока в вакууме. М.: Наука, 1970. 536 с.

215. Любимов Г.А., Раховский В.И. Катодное пятно вакуумной дуги. //Успехи физических наук. 1978. Т. 125. В.4. С.665-706.

216. Месяц Г.А. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра, дуга. М.: Наука, 2000. 424с.

217. Эккер Г. Вопросы теории вакуумной дуги. /В кн. Вакуумные дуги: Пер. с англ. /Под ред. В.И. Раховского. М.: Мир, 1982. С.269-384.

218. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Ашурбеков Н.А., Абдурагимов Э.И. Формирование катодного слоя самостоятельного объемного разряда в гелии. //Изв. вузов. Северокавказский регион. Естественные науки. 2002. №4. С.31-36.

219. Литвинов Е.А., Месяц Г.А., Парфенов А.Г. О природе взрывной электронной эмиссии. //Докл. АН СССР. 1983. Т.269. В.2. С.343-345.

220. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Ашурбеков Н.А., Хачалов М.Б. Формирование искрового канала в инертных газах атмосферного давления. //Межвуз. сб.: ДГУ. Махачкала, 1998. С.62-65.

221. Puchkarev V.F. Fast processes in arc cathode spot. //Proc. of XVth Int.Symp. on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum Darmstadt, 1992. P.155-164.

222. Лифшиц E.M., Питаевский Л.П. Физическая кинетика. М.: Наука, 1979. 528с.

223. Омаров О.А., Хачалов М.Б., Курбанисмаилов B.C. Спектральные характеристики искрового канала в продольном магнитном поле. //В межвуз. сб.: Даггосуниверситета. Махачкала, 1997.

224. Хачалов М.Б., Шабаев Г.К., Курбанисмаилов B.C. Формирование искрового канала в аргоне в условиях интенсивной УФ подсветки //Межвуз. науч. тем. сб.: Пробой диэлектриков. Махачкала, 1984.

225. Ашурбеков Н.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Хачалов М.Б. Особенности формирования искрового канала в аргоне. //Тез. докл. Международной научной конф., посвящ. 275-летию РАН и 50-летию ДНЦ РАН. Махачкала, 1999. С.64-65.

226. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Хачалов М.Б. Формирование искрового канала в аргоне. //В сб.: Материалы I Всероссийской конференции по физической электронике. Махачкала, 1999. С.114-117.

227. Ашурбеков Н.А., Арсланбеков М.А., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Особенности формирования искрового канала в гелии. //Тез.докл. Международной научной конф., посвящ. 275-летию РАН и 50-летию ДНЦ РАН. Махачкала, 1999. С.66.

228. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х., Кадиева П.Г. Особенности прорастания искрового канала в объемном разряде гелия. //В сб.: Матер. III Всероссийской конференции по физической электронике. Махачкала, 2003. С. 165-171.

229. Сливков И.Н. Процессы при высоком напряжении в вакууме. М.: Энергоатомиздат, 1986.

230. Козырев В.А., Королев Ю.Д., Тинчурин К.А. Формирование искрового канала в азоте при пробое сильноперенапряженных промежутков. //Физика плазмы. 1988. Т18. Вып.8. С.1003-1007.

231. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Формирование и режим стационарного горения объемного разряда в гелии. //В сб.: Матер. III Всероссийской конференции по физической электронике. Махачкала, 2003. С. 161-165.

232. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Ашурбеков Н.А. Самостоятельный объемный разряд в гелии атмосферного давления. //Прикладная физика. 2003. №4. С.20-29.

233. Велихов Е.П., Ковалев А.С., Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме. М.: Наука, 1987.

234. Луковникова М.П. Динамика процессов ускорения и испарения микрокапель в прикатодной области вакуумной дуги. //В сб.: Материалы Всероссийской конференции по ФНТП. Петрозаводск,2001.Т.1.С. 178-180.

235. Цыдипов Б.Д., Заятуев Х.Ц. Экспериментальное исследование приэлектродных областей дугового разряда. //Тезисы докл. ВК по ФГР. Рязань, 2000. 4.1. С. 14-15.

236. Аполлонов В.В., Белевцев А.А., Казанцев С.Ю., Сайфулин А.В., Фирсов К.Н. Самоинициирующийся объемный разряд в нецепных HF-лазерах на смесях SF6 с углеводородами. //КЭ.2000. Т.30. №3. С.207-214.

237. Курбанисмаилов B.C., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Кинетические и оптические характеристики импульсных объемных разрядов. //В сб.: Материалы восьмой всероссийской конференции студентов-физиков и молодых ученных. Москва, 2002. С.371-373.

238. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б. Компьютерное моделирование нелинейных явлений нестационарной плазмы объемного разряда. //В сб.: Материалы Международной конференции по фазовым переходам и нелинейным явления. Махачкала. 2002. С.54-57.

239. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Кинетические процессы в самостоятельном объемном разряде. //Матер. III Всероссийской конференции по физической электронике. Махачкала, 2003. С.155-161.

240. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Ашурбеков Н.А., Кадиева П.Г. Моделирование электрокинетических характеристик импульсного пробоя в Не атмосферного давления. //Вестник ДГУ. Махачкала, 2000.

241. Биберман Л.М., Воробьев B.C., Якубов И.Т. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы. М.: Наука. 1982. 376 с.

242. Смирнов Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме. М.: Атомиздат. 1974. 456 с.

243. Сыцко Ю.И., Яковленко С.И. Анализ релаксации плазмы гелия с примесью и возможности получения генерации излучения. /Препринт ИАЭ № 138. М., 1979.39 с.

244. Бакшпун Л.М., Латуш Е.Л. Деп. в ВИНИТИ,1987. №6298. В87. 9 с.

245. Бычков Ю.И., Осипов В.В., Тельнов В.А., Хамидулин Г.М. Характеристики объемного разряда в промежутках с малым межэлектродным расстоянием. //Известия вузов. Физика.1986. №4. С.89-94.

246. Аполлонов В.В., Байцур Г.Г., Прохоров A.M. Формирование объемного самостоятельного разряда в плотных газах при больших межэлектродных расстояниях. //Письма в ЖТФ. 1985. Т.П. Вып. 20. С.1260-1262.

247. Бычков Ю. И., Зарослов Д.Ю., Карлов Н.В., Кузмин Г.П., Месяц Г.А. Импульсный объемный разряд с плазменным катодом в молекулярных газах высокого давления. //ЖТФ.1983. Т.53. В.11. С.2138-2142.

248. Соколова Ю.А., Соколов Е.В., Соколов В.Ф. База данных по сечениям элементарных процессов и кинетическим коэффициентам электронов. //В сб.: Матер. Всероссийской конференции по физике низкотемпературной плазмы. Петрозаводск, 2001. Т.1. С.51-56.

249. Арсланбеков М.А., Курбанисмаилов B.C., Рагимханов Г.Б., Кадиева П.Г. Зависимость от времени спектра излучения прикатодной плазмы. //Тезисы докл. YIII Международной конференции студентов и аспирантов. Москва, 2001. С. 167-168.

250. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. М.: Госатомиздат, 1961, 323 с.

251. Duton J. A Survey of Electron Swarm Data. //J. Phys. Gem. Ref. Data. 1975. Vol. 4. №3. P.577-856.

252. Ecker G. The Existence Diagram A Useful Theoretical Tool in Applied Physics. //Zs. Naturforsch. 1971. B.26a. S.935-939.

253. Бейлис И.И. Катодное падение потенциала дугового разряда в парах электрода. //Докл. АН СССР. 1988. Т.298. В.5. С.1108-1111.

254. Ашурбеков Н.А., Иминов К.О., Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А. Ионизационная релаксация поперечного наносекундного разряда с щелевым катодом. //ТВТ. 1998. Т.36. №3. С.368-373.

255. Курбанисмаилов B.C., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Релаксация средней энергии электронов в разряде гелия с парами материала электродов. //Тез. докл. IX Всероссийской конференции студентов физиков и молодых ученых. Красноярск, 2003.

256. Курбанисмаилов B.C., Омаров О.А., Рагимханов Г.Б. Электрокинетические и оптические характеристики самостоятельного объемного разряда в гелии. //Тез. докл. II Международного конгресса аспирантов и молодых ученных. Москва, 2002. С.70.

257. Курбанисмаилов B.C., Рагимханов Г.Б., Гаджиев М.Х. Кинетика формирования оптического излучения объемного разряда в парогазовой смеси гелия. //Тез. докл. IX Всероссийской конференции студентов физиков и молодых ученых. Красноярск, 2003.

258. Москалев Б.И. Разряд с полым катодом. М.: Энергия, 1969. 184 с.

259. Фриш С.Э. Определение концентраций нормальных и возбужденных атомов и сил осцилляторов методами испускания и поглощения света. //В сб.: Спектроскопия газоразрядной плазмы. JL: Наука. 1970.

260. Клименко К.А., Королев Ю.Д. Импульсный объемный разряд в коротких межэлектродных промежутках как источник ускоренных электронов //ЖТФ. 1990. Т. 60. Вып. 9. С.138-142.

261. Демкин В.П., Держиев В.И., Жидков А.Г. и др. Кинетика рекомбинационно-неравновесной Не-Н2 плазмы в разряде пучкового типа. //Квантовая электроника. 1989. Т. 16. № 6. С.1184.

262. Цендин Л.Д. Распределение электронов по энергии в слабоионизованной плазме с током и поперечной неоднородностью. //ЖЭТФ.1974. Т.66. № 8. С.1638-1643.

263. Друкарев Г.Ф. Столкновения электронов с атомами и молекулами. М.: Наука, 1978. 255 с.

264. Завилопуло А.Н., Снегурский А.В., Шпеник О.Б. Полные сечения возбуждения метастабильных уровней атомов инертных газов электронным ударом. // ЖПС.1985. Т.42. Вып.2. С.192-196.

265. Благоев А.Б., Каган Ю.М., Колоколов Н.Б., Лягущенко Р.И. Исследование функции распределения электронов по энергиям. //ЖТФ. 1974. Т.44. №2. С.339-343.

266. Ashurbekov N.A., El-Koramy A., Effendiev A.Z. Fast electron effect on the spatial temporal distribution of radiation glow of helium nanosecond discharge through longitudinal tubes. //Ind. J. Pure and Appl. Phys. 1993.V.31. P.116-118.

267. Ашурбеков H.A., Курбанисмаилов B.C., Омарова H.O. Особенности формирования оптического излучения при запаздывающем возбуждении газа. //Вестник ДГУ. Махачкала, 1997. Вып. 1. С. 18-24.

268. Бабич Л.П., Лойко Т.В., Цукерман В.А. Высоковольтный наносекундный разряд в плотных газах при больших перенапряжениях, развивающийся в режиме убегания электронов. //УФН.1990. Т. 160. №7. С.49-82.

269. Голант В.Е., Жилинский А.П., Сахаров С.А. Основы физики плазмы. М.: Атомиздат, 1977. 384 с.

270. Колоколов Н.Б., Кудрявцев А.А. Процессы хемоионизации в низкотемпературной плазме. /В сб. Химия плазмы. М.: Атомиздат, 1989. Вып.15. С.127-163.

271. Демидов В.И., Колоколов Н.Б., Торонов О.Г. Функция распределения электронов по энергиям и пристеночный скачок потенциала в плазме с источниками быстрых электронов. //Физика плазмы. 1986. Т. 12. Вып.6. С.702-707.

272. Елецкий А.В., Палкина Л.А., Смирнов Б.М. Явления переноса вIслабоионизованной плазме. М.: Атомиздат, 1975.

273. Кудрявцев А.А., Скребов В.И. Ионизационная релаксация в плазме импульсного разряда в инертных газах. //ЖТФ.1983. Т.53. №1. С.53-62.

274. Ашурбеков Н.А., Омаров О.А., Курбанисмаилов B.C. Пеннинговские плазменные лазеры на смесях инертных газов. //В материалах научнойсессии межведомственного совета РАН по комплекснымпроблемам физики, химии и биологии. Ростов, 1998.

275. Батенин В.М., Бучанов В.В., Казарян М.А., Климовский И.И., Молодых Э.И. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов. М.: Наука, 1998.

276. Вайнштейн Л.А., Собельман И.И., Юков В.А. Возбужденные атомы и уширение спектральных линий. М.: Наука, 1979. 319 с.

277. Бычков Ю.И., Горчаков С.Л., Ястремский А.Г. Однородность и устойчивость объемных разрядов. //Квантовая электроника. 2000. Т.30. №8. С.733-737.