Таунсендовский механизм микроразряда в диэлектрическом барьерном разряде в коротком воздушном промежутке

Таунсендовский механизм микроразряда в диэлектрическом барьерном разряде в коротком воздушном промежутке

ТАУНСЕНДОВСКИЙ МЕХАНИЗМ МИКРОРАЗРЯДА В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОМ БАРЬЕРНОМ РАЗРЯДЕ В КОРОТКОМ ВОЗДУШНОМ ПРОМЕЖУТКЕ

Институт общей физики РАН, г. Москва, Россия, e-mail: *****@***ru

Диэлектрический барьерный разряд (ДБР) в воздухе атмосферного давления состоит из множества отдельных микроразрядов («филаментов»). Традиционно считалось, что микроразряд формируется по стримерному механизму из одиночной лавины [1].

Стримерная модель микроразряда в ДБР в воздухе используется несмотря на то, что: 1) ДБР в коротких промежутках 1–2 мм происходит при напряжении, не достаточном для лавинно-стримерного перехода; 2) в ней нельзя объяснить периодическое повторение микроразрядов в тех же местах (эффект памяти). В [2] обнаружено существование относительно длительной (~100 нс) начальной стадии микроразряда с нарастающим излучением вблизи анода, что не согласуется со стримерным механизмом.

В настоящей работе альтернативное объяснение механизма микроразряда дано в Таунсендовской модели. При этом учитывается роль остаточных поверхностных зарядов на диэлектриках.

В двумерной вычислительной модели для ДБР между плоскими электродами, покрытыми стеклом, показано, что малая радиальная неоднородность электрического поля, обусловленная остаточными поверхностными зарядами, приводит к формированию канала, радиус которого не зависит от масштаба неоднородности. Стадия разряда с нарастающим излучением вблизи анода длится порядка 100 нс, общее моделируемое время разряда для частоты приложенного напряжения 6,5 кГц порядка 6 мкс. Расчетные пространственные и временные зависимости излучения канала для полосы (0,0) второй положительной системы азота хорошо согласуются с экспериментальными [2,3]. Для объяснения высокой скорости распространения канала и расширения по поверхности катода необходим учет фотопроцессов, в частности, фотоионизации воздуха собственным излучением разряда.

Литература.

[1].  Braun D., Gibalov V., Pietsch G., Plasma Sources Sci. Technol., 1992, vol. 7, p. 166 – 174

[2].  Kozlov K. V., Wagner H.-E., Brandenburg R., Michel P., J. Phys. D.: Appl. Phys., 2001, vol. 34, p. 3164 – 3176.

[3].  Brandenburg R., Kozlov K. V., Wagner H.-E., Michel P., Yurgelenas Yu. V., Proc. XXVI Int. Conf. on Phenomena in Ionized Gases, Greifswald, Germany, 2003, vol. 4, p. 39-40