5 Теория расширение разряда в трубчатых лампах

Начальная и последующие стадии расширения раз­ряда, ограниченного стенками, а также расширение ка­нала неограниченного разряда исследовались посредст­вом:

а) фотографической развертки (в том числе с исполь­зованием спектрографа) изображений поперечного сечения канала (вырезанного расположенной перед ним щелью);

б) такими же развертками с одновременной под­ светкой по теневому методу Теплера с помощью второй искры окружающего канал пространства:

в) развертки на экране ЭОП изображения узкой ще­ли, расположенной перед каналом перпендикулярно его оси, с одновременной подсветкой и установкой меж­ду щелью и ЭОП спектрально-селективных фильтров,позволяющих наблюдать излучение канала в различных спектральных интервалах;

г) покадровой сверхскоростной киносъемки канала разряда с помощью электронно-птического затвора, за­твора Керра, киносъемочной камеры или растровой камеры;

д) скоростного интерферометрического исследования плотности газа в канале и в окружающей области путем помещения исследуемого разряда в одно из плеч интер­ферометра и подсветки его синхронизированным вспо­могательным разрядом с очень малой длительностью свечения;

е) наблюдения распределения пятен, образуемых им­пульсными разрядами различных длительностей на элек­тродах;

ж) определения временного хода концентрации час­тиц и температуры по изменению коэффициента прелом­ления участка канала, помещенного в одно из плеч трехзеркального лазерного интерферометра.

Расширение канала в трубчатых лампах при неболь­шой емкости питающего конденсатора (длительность разряда ненамного превышает время его расширения) экспериментально исследовалось в работах' Клупо, Леконта и Эджертона, а также в ряде более поздних ра­бот. В первых из этих исследований было установлено, что наиболее нагретая область газа, возникающая обыч­но около стенки (у места расположения внешнего под­жигающего электрода), быстро расширяется до тех пор, пока не заполнит почти всего сечения трубки. Началь­ная скорость расширения при малой индуктивности кон­тура, внутреннем диаметре лампы 3,5 мм, начальном давлении ксенона ₀=О,О4 МПа (300 мм рт. ст.) и на­чальной напряженности электрического поля Е₀ 200В/см оценивалась 6-10⁴ см/с и возрастала с уве­личением Е₀ и уменьшением р₀, судя по первоначальным данным, по закону (скорость — в см/с, Е₀/р₀ - В/(см МПа).

При уменьшении атомного номера газа скорость нес­колько увеличивается (примерно на 20% при переходе от ксенона к криптону и от криптона к аргону). Через приблизительно 5 мкс после зажигания разряда фронт канала почти доходит до противоположной стенки труб, прижимая к ней небольшую по сечению (около 10% сечения трубки) область холодного (несветящегося) газа, сжатого до высокого давления. В дальнейшем эта область с периодом примерно 2,5 мкс то расширяется так, что сечение канала уменьшается (приблизительно на 20%), то снова уменьшается до тех пор, пока колеблющаяся граница между горячей и холодной области-

ми постепенно не стирается вследствие перемешивания газа.

На рис.7 представлена сводка экспериментальных данных, относительно зависимости скорости свободного рас­ширения канала (ударной волны и столба). Как видно из рисунка, значе­ния D_o примерно на 40% превышают соответствующие (dr₀/dt)₀.. Здесь же нанесен график усреднения экспери­ментальных данных в отношении скоростей расширения столба, соответствующий формуле, немного отличаю­щейся от ударной волны и столба) от его дли­ны в сопоставлении с расчетным графиком, соответствую Учитывая влияние условий зажигания, оптических искажений из-за малого радиуса трубки и других неточ ностей, можно говорить об удовлетворительном согла­сии между газодинамическим расчетом и эксперимен­том. Поскольку при расширении столба значительная до­ля газа прижимается к стенкам, плотность тяжелых час­тиц (атомов и ионов) в столбе существенно снижает­ся по сравнению с первоначальной. Для низких концент­раций энергии и малых длительностей, при которых d₀ до конца разряда остается значительно меньше, чем d\, весь цикл разряда происходит при малой плотности ча­стиц, что в известной мере определяет низкий излуча-тельный к. п. д. таких разрядов. Однако и при концент­рациях энергии, значительно превышающих критическую [определяемую из (2-26)], а также при больших длительность импульса ( около 10^-3 с)значительная доля газа уходит в холодные

-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Широкое развитие электроники и средств автоматизации определяют научную и техническую значимость всех видов концентрации преобразований энергии, используемых в электрической аппаратуре. Одним из видов преобразований электрической энергии в весьма интенсивное оптическое излучение является мощный импульсный разряд в газе. Чтобы охарактеризовать возможности, заложенные в таком разряде, достаточно напомнить, что именно с помощью основанных на применении этого разряда импульсных ламп удалось впервые осуществить мощные оптические квантовые генераторы когерентного излучения.

Правильное использование существующих типов импульсных ламп, а также проведение работ по созданию новых типов и решение с их помощью новых задач требуют знания физических процессов, протекающих в этих лампах, а также знания связи технических характеристик ламп с их конструктивными данными и параметрами питания.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Намитоков К.К. “Излучение газоразрядной плазмы”, 1984

2. Арцимович Л.А. “Элементарная физика плазмы”, 1966

3. Ховатсон А.М. “Введение в теорию газового разряда”, 1980

4. Райзер Ю.П. “Физика газового разряда”, 1987

5. Грановский В.Л. “Электрический ток в газе”, Т1, 1952

6. Маршак И.С. . “Импульсные источники света”,1978

24