Работы автора

Исследован процесс коммутации вакуумного искрового разрядника при воздействии импульса лазерного излучения наносекундной длительности на мишень, размещаемую на катоде или за пределами короткого межэлектродного промежутка. Регистрировалось время срабатывания разрядника при различных значениях приложенного напряжения и давления остаточного газа. На основе полученных экспериментальных данных выдвинуто предположение о том, что первоначально проводящая среда возникает в результате ионизации остаточного газа УФ-излучением лазерной плазмы и эмитируемыми из нее быстрыми электронами.

Установлено сходство механизмов коммутации компактных вакуумных искровых разрядников и разрядников с лазерным поджигом при сравнимом уровне плотности потока энергии в узле поджига–ионизация остаточного газа потоком коротковолнового излучения и быстрых электронов из плазмы катодного пятна или лазерной плазмы. Указанный механизм позволяет эффективно уменьшать задержку срабатывания разрядника путем повышения энергии поджига. Проведено экспериментальное исследование преимуществ использования схемы поджига с увеличенной энергией для управления малогабаритными вакуумными искровыми разрядниками. Наблюдается устойчивое снижение времени задержки срабатывания разрядника и повышение уровня стабильности задержки. Наиболее эффективно, с точки зрения минимизации и стабильности времени задержки срабатывания разрядника, вложение энергии в формирование инициирующей плазмы происходит на искровой стадии вспомогательного разряда по поверхности диэлектрика в узле поджига.

Экспериментально изучен процесс коммутации миниатюрного вакуумного двухэлектродного разрядника ИК-излучением импульсного лазера. Установлено, что существует минимальное, необходимое для инициирования разряда в вакуумном промежутке, значение энергии излучения, и пороговое значение, начиная с которого проявляется зависимость регистрируемых временных параметров процесса коммутации от энергии лазерного импульса. При энергиях ниже порогового значения задержка появления тока изменяется слабо, при энергиях выше – быстро убывает с ростом энергии излучения. Показан характер зависимости обеих величин от термодинамических параметров материала катода, на поверхности которого находится пятно фокусировки.

Зафиксировано появление трех групп заряженных частиц при воздействии импульса лазерного излучения оптического диапазона с интенсивностью  109 Вт/см2 на металлическую мишень в среде разреженного газа. Показана возможность использования ленгмюровского зонда для диагностики плазменных процессов с наносекундным временным разрешением.

На основе анализа наблюдаемых в эксперименте вольт-амперных характеристик вакуумного диода с инжекцией плазмы поверхностного разряда сделано предположение о том, что первоначально проводящую среду в промежутке «катод-анод» создает ионизация остаточного газа излучением катодного пятна, сформированного на стадии искрового разряда по поверхности диэлектрика. Обнаружены свидетельства справедливости модели аномального ускорения ионов в вакуумном разряде на искровой стадии.

Установлено сходство механизмов коммутации компактных вакуумных искровых разрядников и разрядников с лазерным поджигом при сравнимом уровне плотности потока энергии в узле поджига–ионизация остаточного газа потоком коротковолнового излучения и быстрых электронов из плазмы катодного пятна или лазерной плазмы. Указанный механизм позволяет эффективно уменьшать задержку срабатывания разрядника путем повышения энергии поджига. Проведено экспериментальное исследование преимуществ использования схемы поджига с увеличенной энергией для управления малогабаритными вакуумными искровыми разрядниками. Наблюдается устойчивое снижение времени задержки срабатывания разрядника и повышение уровня стабильности задержки. Наиболее эффективно, с точки зрения минимизации и стабильности времени задержки срабатывания разрядника, вложение энергии в формирование инициирующей плазмы происходит на искровой стадии вспомогательного разряда по поверхности диэлектрика в узле поджига.

На основе полученных экспериментальных данных сделан вывод о том, что под действием импульса лазерного излучения в продуктах эрозии электродов зажигается первоначально тлеющий разряд, который в результате развития ионизационно-перегревной неустойчивости испытывает контракцию токового канала и переходит в дуговой. Показан характер зависимости минимальной энергии лазерного излучения, необходимой для инициирования разряда, и пороговой энергии лазерного излучения, при превышении которой лазерное из-лучение эффективно воздействует на возникающую лазерную плазму, от термодинамических параметров материала мишени.

Зафиксировано появление трех групп заряженных частиц при воздействии импульса лазерного излучения оптического диапазона с интенсивностью ~109 Вт/см2 на металлическую мишень в среде разреженного газа. Результаты измерений электронной температуры образующейся плазмы хорошо согласуются с результатами модельных расчетов для оценки электронной температуры в области поглощения лазерного излучения при параметрах, отвечающих условиям представленных экспериментов.

Ранее было установлено, что существует взаимосвязь между динамикой плазмы и процессом ускорения электронов в микропинчевом разряде. Авторы предприняли попытку ввести управляемую временную задержку процесса ускорения электронов относительно процесса сжатия плазмы в перетяжке канала тока. С указанной целью для сильноточной вакуумной искры в режиме микропинчевания был использован комбинированный источник тока, состоящий из параллельно включенных конденсаторной батареи и формирующей линии переменной длины. Было обнаружено, что при использовании формирующей линии достаточной протяженности наблюдается поток высокоэнергетичных электронов с энергией порядка 104–105 эВ на частицу, распространяющийся в направлении внешнего электрода независимо от полярности электродов, а продолжительность существования условий для ускорения электронов примерно на два порядка величины превышает продолжительность быстрого радиационного сжатия и процесс ускорения не может быть связан исключительно с ним.

Представлены эксперименты по теневой визуализации импульсного разряда атмосферного
давления в квазиоднородном и сильно неоднородном электрическом поле. В них исследуется
(наблюдается) ударная волна, образующаяся при импульсном пробое короткого газового
промежутка атмосферного давления, инициируемого искровым разрядом по поверхности
диэлектрика. Проведен сравнительный анализ особенностей распространения ударной
волны при её возбуждении в разрядных устройствах различной геометрии.