Пристрій для одержання неперервного об’ємного розряду на сумішах інертних газів високого тиску

Пристрій для одержання неперервного об'ємного розряду на сумішах інертних газів високого тиску, який містить розрядну камеру, джерело живлення, обмежуючий опір та вакуумну газозмішувальну систему, який відрізняється тим, що як 42782 різняється простотою виконання в порівнянні з відомим пристроєм-прототипом. На фіг. 1 наведена схема пристрою для одержання неперервного об’ємного розряду на сумішах інертних газів високого тиску. Пристрій складається з розрядної камери (1), діелектричного фланця (2), рядів з голками (3), металевої сітки (4), держаків системи електродів і платформи (5, 6), джерела живлення (7) та обмежуючого опорy R=3,1 МОм. Голки виготовлено з нержавіючої сталі. Радіус заокруглення голок знаходиться в межах 12 см. Кількість голок в ряду 10...15 шт. Як другий електрод використовується нікелева сітка з розмірами комірок 1´1 мм. Міжелектродна відстань регулюється в межах 1...4 см. Розрядна камера виготовлена з нержавіючої сталі (труба діаметром Æ 20 см, висотою 15 см). Вакуумно-газозмішувальна система складається з механічних насосів, балонів з газами і вимірювальних приладів. Вона дозволяє проводити відкачування розрядної камери до залишкових тисків 1...5 Па і готувати суміші газів з 2...5 компонентів. Джерелом живлення служить високо вольтний випрямляч на U=10 кВ та I менше(дорівнює) 15 мА. Пристрой для одержання неперервного об'ємного розряду на сумішах інертних газів високого тиску працює таким чином. Якщо поле на від’ємно зароджених голках стане досить сильним, то випадковий додатний іон при ударі в катод - голки зможе вибити вторинний електрон. Цей електрон, відлітаючи від катоду, іонізує газ і утворює лавину електронів. В сильному електричному полі поблизу голок електрони проводять інтенсивну іонізацію газової суміші. Лавини електронів залишають за собою сліди з додатних іонів, частково екрануючи електричне поле голок (Э.Д. Лозанский, О.Б. Фирсов. Теория искры. - М.: Атомиздат, 1975. - 271 с). Крім того, поле біля кінців голок швидко спадає з віддаллю, тому електрони швидко втрачають енергію і прилипають до молекул HСІ, Н2O, утворюючи потік дрейфуючи х від'ємних іонів. Назустріч їм від сітки до голок дрейфують потоки додатних іонів інертних газів. Через те, що константи швидкостей іон-іонної рекомбінації R+ з СІ- в присутності 2...3 атм гелію великі і досягають – 10-6...10-7см -3/с, то в зовнішній області біполярного коронного розряду відбувається ефективне утворення ексимерних молекул. Оскільки концентрація галогеноносіїв мала, то через зовнішню область дрейфує і потік електронів. Електрони, взаємодіючи з додатними ред. проф. Капцова Н.А. – М.: Изд. МГУ, 1960. 561 с.). Металічна сітка при цьому покривається по всій площі яскравими генераційними зонами (фіг. 2), які переходять в центральній частині в просторово-однорідний плазмовий стовп. Основа цього плазмоутворення знаходиться біля кінців голок. Осцилографічні дослідження струму КР показали, що він протікає в неперервному режимі, або на фоні постійної складової струм у спостерігаються імпульси струму частотою 1...100 кГц. На фіг. З наведені вольт-амперні характеристики (ВАХ) КР на сумішах: 1 - Не/Хе=300/3 кПа; 2 - 180/1,3 кПа; 3 - Не/Кr/НСІ=300/2,8/0,01 кПа; 4 180/1,3/0,01 кПа. ВАХ, в основному, описуються квадратичною залежністю типу: I = k × (v - v 0 )2 , (1) (Артоболевская E.С. Униполярный коронный разряд // III Всес. Конф. по физике газового разряда. Киев, 1986. - Ч. 1. - С . 3-5). Особливістю даного КР на суміші Не/R є прояв нелінійностей, пов'язаних з процесами хемііонізації метастабільних атомів важких інертних газів - R. За класифікацією нелінійностей КР (Белевцев А.А. Нелинейная теория коронного разряда // ІV Всес. конф. по физике газового разряда. - Махачкала, 1988. - Ч. 1. - С. 15-17) в даних експериментах проявляються нелінійності другого типу. В цьому випадку об'ємні заряди в зовнішній області КР настільки сильно вирівнюють напруженість електричного поля в міжелектродному проміжкові, що в ньому запалюється просторово-однорідний розряд, проміжний між коронним і тліючим. Така картина і спостерігається в даних експериментах при використанні подвійних сумішей інертних газів. Особливо характерним є прояв цієї нелінійності в ксенонових суміша х, де ВАХ при високих тисках носить лінійний характер, який за формою близький до початкової ділянки ВАХ імпульсного поперечного розряду в аналогічних сумішах (Yukimura Ken / Y-1 Characteristics of UYPrevonized Discharge-Pumped KeF+ Laser // The Science and Engineering Peview of Doshisha University, 1990, v. 30, № 4. - P. 1-10). На фіг. 4 наведено типові спектри випромінювання HP на подвійній суміші Не/Хе=180/1,3 кПа при різних струмах 3,0 мА (1) та 0,6 мА (2) КР. Для спектру (1) характерним є наявність широкосмугового випромінювання гелію (250...600 нм) і на його фоні - декілька ліній випромінювання на переходах Хе (7p-6s). При зменшенні струму КP в спектрі випромінювання появляються інтенсивні іонні лінії ксенона, а інтенсивність континума гелію різко падає. На фіг. 5 наведені спектри випромінювання КР на сумішах Не/Кr/НСІ=300/3/0,01 кПа (1) та 180/1,3/0,01/ (2) при струмах - 2 мА. В УФ-області спектру спостерігається ефективне утворення ексимерних молекул КrСІ*, які розпадаються з випромінюванням смуги 222 нм KrСІ (B-Х). Інтенсивність випромінювання цієї смуги в З0 разів перевищує інтенсивності всіх інши х см уг та ліній ви молекулярними іонами - Р + , в результаті реакції 2 дисоціативної рекомбінації приводять до утворення збуджених атомів важких інертних газів. На фіг. 2 наведено типовий вид апертури випромінювання біполярного коронного розряду від'ємної полярності на суміші Не/Кr/НСІ= =300/3/0,01 кПа при середніх струмах - 0,5... 2,0 мА. В суміша х He/R та He/R/М (при мінімальних вмістах галогеноносія) КР характеризується повним перекриттям плазмою всього розрядного проміжку. Як видно з фіг. 2, коронують обидва електроди, тому цей розряд відноситься до біполярних КР (Радиофизическая электроника / Под 2 42782 промінювання в діапазоні довжин хвиль більших 300 нм. Суміші, збіднені галогеноносіями, часто використовуються як робочі середовища ексимерних лазерів та підсилювачів (R.S. Ta ylor and K.E. Leopold // Ultralong optical-pulce corona preionized XeСl laser // J. Appl. Ph ys., 1989, v. 65, № 1.P. 22-29), тому даний розряд може бути викорис таний як неперервна система УФ-передіонізації для таких режимів роботи ексимерних лазерів. Винахід може бути використаний як неперервна система УФ-передіонізації ексимерних лазерів (підсилювачів) з довгим імпульсом генерації, потужних інфрачервоних лазерів на атомах важких інертних газів; а також як спектральні лампи. Фіг. 1 3 42782 Фіг. 2 4 Фіг. 3 42782 5 Фіг. 4 42782 6 Фіг. 5 42782 7 42782 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 8