В работе представлены результаты экспериментального и численного исследования импульсного разряда в гелии атмосферного давления. Из данных покадровых картин формирования разряда и спектрального состава излучения установлено, что развитие разряда сопровождается распылением материала электрода. Методом Монте-Карло выполнены расчеты ионизационно-дрейфовых характеристик электронов и ионов в гелии с парами железа и показано, что даже очень малые примеси атомов железа в гелии существенно меняют функцию распределения электронов по энергиям и зарядовый состав плазмы. Рассчитаны и протабулированы диффузионно-дрейфовые характеристики ионов железа в гелии в зависимости от приведенной напряженности электрического поля – средняя энергия ионов, их продольная и поперечная температуры, коэффициенты диффузии вдоль и поперек направления поля. Исследована функция распределения ионов по скоростям и угловая зависимость ионов, бомбардирующих поверхность.
The paper presents the results of experimental and numerical studies of a pulsed discharge in atmospheric pressure helium. From the data of frame-by-frame pictures of the formation of the discharge and the spectral composition of the radiation, it was established that the development of the discharge is accompanied by the spray of the material of the electrode substance. The Monte Carlo method calculated the ionization-drift characteristics of electrons and ions in helium and showed that small impurities of iron significantly change the electron energy distribution function. The diffusion-drift characteristics of iron ions in helium were studied and the anisotropy of diffusion of iron ions in helium was found.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 43995277
В экспериментальной части показано, что в зависимости от приведенной напряженности электрического поля возможны различные режимы горения разряда: однородный объемный разряд, однородный объемный разряд с незавершенными анодонаправленными каналами, привязанных к катодным пятнам с высокой проводимостью (начиная с плотности тока 40 А/см2). При плотности тока более 100 А/см2 происходит перекрытие разрядного промежутка плазменным каналом. Спектр разряда характеризуется интенсивными линиями атомов железа, что говорит о распылении материала вещества электродов.
Результаты расчетов дают достаточно полную картину о механизме влияния малых добавок паров железа на характеристики газового разряда в гелии. Наиболее интересным и важным, с практической точки зрения, фактом является сильное увеличение частоты ионизации при незначительной (порядка долей процента) добавке паров железа.
Кроме того, при наличии атомов железа преимущественно будут ионизоваться именно они, что в свою очередь приводит к понижению температуры и уменьшению доли ионов гелия. Соответственно, как показывают расчеты, начиная с долей процента, в разряде будут в основном представлены ионы железа. Другим важным фактором, оказывающим большое влияние на характеристики разряда является то, что ионы железа при малой концентрации атомов железа будут редко испытывать столкновения с резонансной передачей заряда. Именно поэтому малые примеси металла существенно меняют кинетику разряда, приводят к более значительной анизотропии диффузии, распределение ионов становится более остро направленным, т. е. можно говорить о сверхзвуковом ионном потоке [24–28, 30, 31, 38, 39].
Список литературы
1. Starikovskaia S. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2014. Vol. 47. P. 353001.
2. Popov N. A. // Plasma Sources Sci. Technol. 2011. Vol. 20. P. 045002.
3. Aleksandrov N. L., Kindysheva S. V., Kosarev I. N., Starikovskaia S. M., Starikovskii A. Y. // Proc. Combust. Inst. 2009. Vol. 32. P. 205.
4. Yang Liu et al. // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. Vol. 28. P. 014001.
5. Starikovskii A. Yu. et al. // Plasma Sources Sci. Technol. 2009. Vol. 18. P. 034015.
6. Atsushi Komuro et al. // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. Vol. 27. P. 104005.
7. Fridman G., Friedman G., Gutsol A., Shekhter A. B., Vasilets V. N., Fridman A. // Plasma Processes and Polymers. 2008. Vol. 5. № 6. P. 503.
8. Lee H. J., Shon C. H., Kim Y. S., Kim S., Kim G. C., Kong M. G. // New J. Phys. 2009. Vol. 11. P. 115026.
9. Erofeev M., Ripenko V., Shulepov M., Tarasenko V. // Eur. Phys. J. D. 2017. Vol. 71. P. 117.
10. Курбанисмаилов В. С., Омаров О. А., Рагимханов Г. Б., Абакарова Х. М., Али Рафид А. А. // Прикладная физика. 2015. № 2. C. 63.
11. Баирханова М. Г., Гаджиев М. Х., Курбанисмаилов В. С., Омаров О. А. // Прикладная физика. 2009. № 5. C. 62.
12. Курбанисмаилов В. С., Омаров О. А., Рагимханов Г. Б., Гаджиев М. Х., Баирханова М. Г., Катаа А. Дж. // Прикладная физика. 2010. № 4. C. 56.
13. Курбанисмаилов В. С., Омаров О. А., Арсланбеков М. А., Рагимханов Г. Б., Курбанисмаилов М. В., Али Рафид А. А. // Прикладная физика. 2013. № 5. C. 47.
14. Mesyats G. A., Osipov V. V., Tarasenko V. F. Pulsed Gas Lasers. – Washington: SPIE Press, 1995.
15. Королев Ю. Д., Месяц Г. А. Физика импульсного пробоя газов. – М.: Наука, 1991.
16. Курбанисмаилов В. С., Омаров О. А., Рагимханов Г. Б., Арсланбеков М. А., Абакарова Х. М., Али Рафид А. А. // Успехи прикладной физики. 2014. Т. 2. № 3. С. 234.
17. Ломаев М. И., Белоплотов Д. В., Сорокин Д. А., Тарасенко В. Ф. // Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 120. № 2. C. 179.
18. Maiorov S. A., Ramazanov T. S., Dzhumagulova K. N., Jumabekov A. N., Dosbolaev A. N. // Physics of Plasmas. 2008. Vol. 15. P. 093701. Прикладная физика, 2020, № 4 30
19. Бохан П. А., Закревский Д. Э. // Журнал технической физики. 1997. Т. 67. № 4. С. 25.
20. Antipov S. N., Vasil’ev M. M., Maiorov S. A., Petrov O. F., Fortov V. E. // Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2011. Vol. 112. № 3. P. 482.
21. Kurbanismailov V. S., Omarov O. A., Ragimkhanov G. B. et al. // Plasma Physics Reports. 2016. Vol. 42. № 7. P. 687.
22. Курбанисмаилов B. C., Омаров О. А. // ТВТ. 1995. Т. 3. № 3. С. 365.
23. Курбанисмаилов B. C., Омаров О. А., Хачалов М. Б. // Измерительная техника. 1989. № 3. С. 30.
24. Майоров С. A. // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2007. № 7. С. 44.
25. Майоров С. A. // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2009. № 5. С. 15.
26. Maiorov S. A., Ramazanov T. S., Dzhumagu- lova K. N., Jumabekov A. N. and Dosbolaev A. N. // Phys. Plasm. 2008. Vol. 15. P. 093701.
27. Ramazanov T. S., Daniyarov T. T., Maiorov S. A., Kodanova S. K., Dosbolaev A. N., Zhankarashev E. B. // Contrib. Plasma Phys. 2010. Vol. 50. P. 42.
28. Антипов С. Н., Васильев М. М., Майоров С. А., Петров О. Ф., Фортов В. Е. // ЖЭТФ. 2011. Т. 139. Вып. 2. С. 554.
29. Дзлиева Е. С., Ермоленко М. А., Карасев В. Ю., Павлов С. И., Новиков Л. А., Майоров С. А. // Письма в ЖЭТФ. 2014. Т. 100. Вып. 11. С. 801.
30. Антипов С. Н., Асиновский Э. И., Кириллин A. В., Майоров С.А., Марковец В. В., Петров О. Ф., Фортов В. Е. // ЖЭТФ. 2008. Т. 133. Вып. 4. С. 948.
31. Майоров С. А. // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2014. № 3. С. 46.
32. Голант В. Е., Жилинский А. П., Сахаров С. А. Основы физики плазмы. – М.: Атомиздат, 1977.
33. Эндер А. Я., Эндер И. А. // ЖТФ. 2010. Т. 80. Вып. 2. С. 8.
34. Эндер А. Я., Эндер И. А. // ЖТФ. 2010. Т. 80. Вып. 2. С. 18.
35. Else D., Kompaneets R., Vladimirov S. V. // Phys. Plasm. 2009. Vol. 16. P. 062106.
36. Viehland L. A., Mason E. A. // Annal. Phys. 1975. Vol. 91. P. 499.
37. White R. D., Robson R. E., Dujko S., Nicoleto- poulos P., Li B. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. Vol. 42. P. 194001. 38. Майоров С. А. // Физика плазмы. 2009. Т. 35. № 9. C. 869.
39. Майоров С. A. // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2018. № 12. С. 55.
1. S. Starikovskaia, J. Phys. D: Appl. Phys. 47, 353001 (2014).
2. N. A. Popov, Plasma Sources Sci. Technol. 20, 045002 (2011).
3. N. L. Aleksandrov, S. V. Kindysheva, I. N. Kosarev, S. M. Starikovskaia, and A. Y. Starikovskii, Proc. Combust. Inst. 32, 205 (2009).
4. Liu Yang et al., Plasma Sources Sci. Technol. 28, 014001 (2019).
5. A. Yu. Starikovskii et al., Plasma Sources Sci. Technol. 18, 034015 (2009).
6. Atsushi Komuro et al., Plasma Sources Sci. Technol. 27, 104005 (2018).
7. G. Fridman, G. Friedman, A. Gutsol, A. B. Shekhter, V. N. Vasilets, and A. Fridman, Plasma Processes and Po- lymers 5 (6), 503 (2008).
8. H. J. Lee, C. H. Shon, Y. S. Kim, S. Kim, G. C. Kim, and M. G. Kong, New J. Phys. 11, 115026 (2009).
9. M. Erofeev, V. Ripenko, M. Shulepov, and V. Tarasenko, Eur. Phys. J. D 71, 117 (2017).
10. V. S. Kurbanismailov, O. A. Omarov, G. B. Ragimkhanov, H. M. Abakarova, and A. A. Rafid Ali, Applied physics, No. 2, 63 (2015).
11. M. G. Bairkhanova, M. Kh. Gadzhiev, V. S. Kurbanismailov, and O. A. Omarov, Applied physics, No. 5, 62 (2009).
12. V. S. Kurbanismayilov, O. A. Omarov, G. B. Ragimkhanov, M. Kh. Gadzhiev, M. G. Bairkhanova, and A. J. Katana, Applied physics, No. 4, 56 (2010).
13. V. S. Kurbanismailov, O. A. Omarov, M. A. Arslanbekov, G. B. Ragimkhanov, M. V. Kurbanismailov, and A. A. Ali Rafid, Applied physics, No. 5, 47 (2013).
14. G. A. Mesyats, V. V. Osipov, and V. F. Tarasenko, Pulsed Gas Lasers (Washington: SPIE Press, 1995) [in Russian].
15. Yu. D. Korolev and G. A. Mesyats, Physics of pulsed breakdown of gases (Moscow: Nauka, 1991) [in Russian].
16. V. S. Kurbanismailov, O. A. Omarov, G. B. Ragimkhanov, M. A. Arslanbekov, H. M. Abakarova, and A. A. Ali Rafid, Advances in applied physics. 2 (3), 234 (2014).
17. M. I. Lomaev, D. V. Beloplotov, D. A. Sorokin, and V. F. Tarasenko, Optics and spectroscopy 120 (2), 179 (2016).
18. S. A. Maiorov, T. S. Ramazanov, K. N. Dzhumagulova, A. N. Jumabekov, and A. N. Dosbolaev, Physics of Plasmas. 15, 093701 (2008).
19. P. A. Bokhan and D. É. Zakrevskii, Technical Physics. 42, 346 (1997).
20. S. N. Antipov, M. M. Vasil’ev, S. A. Maiorov, O. F. Petrov, and V. E. Fortov, Journal of Experimental and Theoretical Physics. 112 (3), 482 (2011).
21. V. S. Kurbanismailov, O. A. Omarov, G. B. Ragimkhanov et al., Plasma Physics Reports. 42 (7), 687 (2016).
22. V. S. Kurbanismailov and O. A. Omarov, High Temperature. 33 (3), 346 (1995).
23. V. S. Kurbanismailov, O. A. Omarov, and M. B. Khachalov, Measuring equipment, No. 3, 30 (1989).
24. S. A. Maiorov, Bulletin of the Lebedev Physics Institute 34, 214 (2007).
25. S. A. Maiorov, Bulletin of the Lebedev Physics Institute 36, 135 (2009).
26. S. A. Maiorov, T. S. Ramazanov, K. N. Dzhumagulova, A. N. Jumabekov, and A. N. Dosbolaev, Phys. Plasm. 15, 093701 (2008).
27. T. S. Ramazanov, T. T. Daniyarov, S. A. Maiorov, S. K. Kodanova, A. N. Dosbolaev, and E. B. Zhankarashev, Contrib. Plasma Phys. 50, 42 (2010).
28. S. N. Antipov, M. M. Vasil’ev, S. A. Maiorov, O. F. Petrov, and V. E. Fortov, Journal of Experimental and Theoretical Physics. 112, 482 (2011).
29. E. S. Dzlieva, M. A. Ermolenko, V. Yu. Karasev, S. I. Pavlov, L. A. Novikov, and S. A. Maiorov, JETP Letters. 100 (11), 801 (2014).
30. S. N. Antipov, É. I. Asinovskiĭ, A. V. Kirillin, S. A. Maĭorov, V. V. Markovets, O. F. Petrov, and V. E. Fortov, Journal of Experimental and Theoretical Physics. 106, 830 (2008).
31. S. A. Maiorov, Bulletin of the Lebedev Physics Institute 41, 81 (2014).
32. V. E. Golant, A. P. Zhilinsky, and S. A. Sakharov, Fundamentals of plasma physics (Moscow: Atomizdat, 1977) [in Russian].
33. A. Ya. Ender and I. A. Ender, Technical Physics. 55, 166 (2010).
34. A. Ya. Ender and I. A. Ender, Technical Physics. 55, 176 (2010).
35. D. Else, R. Kompaneets, and S. V. Vladimirov, Phys. Plasm. 16, 062106 (2009).
36. L. A. Viehland and E. A. Mason, Annal. Phys. 91, 499 (1975).
37. R. D. White, R. E. Robson, S. Dujko, P. Nicoletopoulos, and B. Li, J. Phys. D: Appl. Phys. 42, 194001 (2009).
38. S. A. Maiorov, Plasma Physics Reports. 35, 802 (2009).
39. S. A. Maiorov, Bulletin of the Lebedev Physics Institute. 46, 9 (2019).
Выпуск

ОБЩАЯ ФИЗИКА
Брюков М. Г., Дмитрук А. С., Василяк Л. М., Арутюнов В. С. Кинетика генерации озона во влажном воздухе УФ-излучением ртутной лампы низкого давления 5
Зиенко С. И. Усиление света в фононном крыле спектра люминесценции ограненного алмаза 11
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Акишев Ю. С., Петряков А. В., Трушкин Н. И. Газоразрядный источник соосных и разнонаправленных плазменных струй на основе барьерного разряда в радиально-сходящемся потоке 18
Курбанисмаилов В. С., Голятина Р. И., Майоров С. А., Рагимханов Г. Б., Халикова З. Р., Рамазанов И. Г. О влиянии распыления электродов на характеристики импульсного разряда в гелии при атмосферном давлении 24
Голятина Р. И., Майоров С. А. О влиянии магнитного поля на диффузию и дрейф электронов в аргоне 32
ЭЛЕКТРОННЫЕ, ИОННЫЕ И ПЛАЗМЕННЫЕ ПУЧКИ
Гольденберг А. Л., Лещева К. А., Мануилов В. Н. Влияние неоднородности эмиссии на качество винтовых пучков, формируемых неадиабатическими электронно-оптическими системами гироприборов 40
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Кульчицкий Н. А., Дирочка А. И. Электронная томография атомных и молекулярных пучков в молекулярно-лучевой эпитаксии 45
Ларионов Н. А., Мощев И. С., Залетаев Н. Б. Ячейка считывания матричного фотоприемного устройства ИК-диапазона для пассивного детектирования источников лазерного излучения 52
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Гоглидзе Т. И., Дементьев И. В., Суринов В. Г., Фещенко В. С., Чукита В. И. Влияние условий синтеза порошкообразного оксида цинка на его фотолюминесцентные свойства 57
Жильников А. А., Жильников Т. А., Жулев В. И. Регистрация магнитного поля внутри намагничиваемых плотноупакованных гранулированных ферромагнитных сред 63
Кравчук Д. А. Экспериментальное исследование акустических сигналов при оптоакустическом эффекте в суспензии с полистирольными дисками как моделями эритроцитов 70
Неверов В. А., Мамин Б. Ф., Сидоров Р. И., Скворцов Д. А. Применение метода самораспространяющегося высокотемпературного синтеза при полу-чении шихты для производства объемных монокристаллов карбида кремния 74
Сыроватко Ю. В. Расчет энтропии эвтектических фаз WC и W2C в сплаве W–C методом статистической обработки фотоизображений 79
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Асланян А. Э. Моделирование изменения параметров поршневой пары высокого давления с рабочей жидкостью ПЭС-3 при параболическом распределении давления в зазоре между поршнем и цилиндром 85
Кузьмичев Н. Д., Васютин М. А., Шилкин Д. А. Оценка чувствительности датчика магнитного поля на основе наногранулированного нитрида ниобия 92
GENERAL PHYSICS
M. G. Bryukov, A. S. Dmitruk, L. M. Vasilyak, and V. S. Arutyunov Kinetics of ozone generation in humid air by UV radiation of a low-pressure mercury lamp 5
S. I. Zienko Amplification of light in the phonon wing of the luminescence spectrum of a cut diamond 10
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS Yu. S. Akishev, A. V. Petryakov, and N. I. Trushkin Gas-discharge source of coaxial and opposite directed plasma jets based on a barrier discharge in radially converging gas flow 18
V. S. Kurbanismailov, R. I. Golyatina, S. A. Maiorov, G. B. Ragimkhanov, Z. R. Khalikova, and I. G. Ramazanov On the effect of electrode sputtering on the characteristics of a pulsed discharge in helium at atmospheric pressure 24
R. I. Golyatina and S. А. Maiorov Effect of Magnetic Field on Diffusion and Drift of Electrons in Argon 32
ELECTRON, ION, AND LASER BEAMS
A. L. Goldenberg, K. A. Leshcheva, and V. N. Manuilov Influence of emission inhomogeneity on the quality of helical beams formed by nonadiabatic electron-optical system of gyro-devices 40
PHOTOELECTRONICS
N. A. Kulchitsky and A. I. Dirochka Electron tomography of atomic and molecular beams in molecular beam epitaxy 45
N. A. Larionov, I. S. Moshchev, and N. B. Zaletaev A reading cell for an IR array photodetector designed for passive detection of laser radiation sources in space 52
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
T. I. Goglidze, I. V. Dement’ev, V. G. Surinov, V. S. Feshchenko, and V. I. Chukita Influence of conditions for the synthesis of powdered zinc oxide on its photoluminescent properties 57
A. A. Zhilnikov, T. A. Zhilnikov, and V. I. Zhulev Registration of the magnetic field inside magnetizable close-packed granular medium 63
D. A. Kravchuk An experimental study of acoustic signals with an optoacoustic effect in suspension with poly-styrene disks as models of red blood cells 70
V. A. Neverov, B. F. Mamin, R. I. Sidorov, and D. A. Skvortsov The mixture obtained by the method of self-propagating high-temperature synthesis for the pro-duction of bulk single crystals of silicon carbide 74
Yu. V. Syrovatko Calculation of the entropy of the eutectic phases WC and W2C in alloy W–C by the method of statistical processing of photo-images 79
PHYSICAL APPARATUS AND ITS ELEMENTS
A. E. Aslanyan Simulation of changes in parameters of a high-pressure piston-cylinder unit with a PES-3 work-ing liquid with a parabolic pressure distribution in the gap between the piston and the cylinder 85
N. D. Kuzmichev, M. A. Vasyutin, and D. A. Shilkin Evaluation of the sensitivity of a magnetic field sensor based on nanogranulated niobium nitride 92
Другие статьи выпуска
Разработан и создан оригинальный источник неравновесных низкотемпературных плазменных струй на основе барьерного разряда в радиально-сходящемся потоке атомарных и молекулярных газов при атмосферном давлении. Электродная система разряда состоит из двух параллельных кварцевых дисков, в геометрическом центре которых сделаны два соосных одинаковых отверстия. На внешнюю сторону каждого диска наклеена металлическая фольга в форме широкого кольца, соосного отверстиям. Поток газа направлен от периферии дисков к их центру и выходит наружу по нормали к поверхности дисков через узкие отверстия. В результате формируются две соосные плазменные струи, перпендикулярные дискам и направленные в разные стороны. Аналогов разработанного источника двух соосных и разнонаправленных плаз-менных струй в литературе нет. Источник опробован для плазменной обработки диэлектрических нитей, которые протягиваются через отверстия в барьерах и постоянно обволакиваются плазменными струями. Результаты работы показывают практическую возможность использования созданного газоразрядного источника для непрерывной «roll-to-roll» плазменной обработки полимерных нитей с целью улучшения их гидрофильности.
Обнаруженное явление усиления света люминесценции в ограненных алмазах (бриллиантах). Этот эффект наблюдали при возбуждении люминесценции на длине волны 532 нм и связан с задержкой перехода оптических электронов из возбужденного их состояния в нижнее устойчивое положение. В результате чего образуется двухуровневая среда с инверсной населенностью, которая формирует спонтанное и усиленное вынужденное излучение. Временная задержка обусловлена инерционными свойствами диэлектрической релаксации алмаза. Данный эффект может найти применение для «выгодного» освещения ограненных алмазов (бриллиантов) в закрытом помещении.
Предложен механизм образования озона при фотолизе влажного воздуха ультрафиолетовым излучением ртутной лампы низкого давления. Кинетическая схема фотолиза содержит 4 фотохимические реакции, инициируемые квантами излучения на длине волны 184,95 нм, 4 фотохимические реакции, инициируемые квантами излучения на длине волны 253,65 нм, и 35 обратимых элементарных стадий с участием 12 частиц (атомов, радикалов и молекул). Численное моделирование с использованием предложенного механизма показало хорошее согласие с экспериментальными результатами.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400