Экспериментальное исследование условий стратификации разряда постоянного тока в азоте

Abstract

В данной работе были исследованы условия стратификации положительного столба тлеющего разряда постоянного тока в азоте в трубках диаметром 8 мм и 55 мм. Показано, что в каждой разрядной трубке страты наблюдаются в замкнутых областях по току и приложенному напряжению в ограниченном диапазоне давлений газа. Получено, что первая (с катодного конца положительного столба) страта ярче выражена и имеет наибольшую длину. Толщина страт слабо зависит от разрядного тока, но уменьшается с ростом давления газа. Также страты с большим порядковым номером (от катодного края положительного столба) имеют меньшую толщину. Показано, что стратификация положительного столба хорошо подчиняется законам подобия. Наблюдается совпадение кривых погасания и областей существования страт, измеренных в различных разрядных трубках и построенных в зависимости от произведения давления газа и радиуса трубки pR. Приведенные толщины страт d/R (отношение толщины страт d к радиусу трубки R) в различных трубках также хорошо согласуются друг с другом при построении их в зависимости от pR. Показано, что приведенные толщины страт подчиняются закону Гольдштейна-Венера d/R = C/(pR)m. При низких значениях pR ≤ 1 константы C = 1,17, m = 0,17, а толщина страт медленно уменьшается с ростом давления газа. При более высоких pR увеличение давления газа приводит к резкому сужению и расплыванию страт, а константы становятся равными C = 1 и m = 1,7.

У цій роботі були досліджені умови стратифікації позитивного стовпа тліючого розряду постійного струму у нітрогені у трубках діаметром 8 мм та 55 мм. Показано, що в кожній розрядній трубці страти спостерігаються в замкнутих областях по струму і прикладеній напрузі в обмеженому діапазоні тиску газу. Отримано, що перша (з катодного кінця позитивного стовпа) страта яскравіше виражена і має найбільшу довжину. Товщина страт слабко залежить від розрядного струму, але зменшується з ростом тиску газу. Також страти з великим порядковим номером (від катодного краю позитивного стовпа) мають меншу товщину. Показано, що стратифікація позитивного стовпа добре підкоряється законам подібності. Спостерігається збіг кривих згасання і областей існування страт, виміряних у різних розрядних трубках і побудованих в залежності від добутку тиску газу і радіуса трубки pR. Наведені товщини страт d/R (відношення товщини страт d до радіусу трубки R) у різних трубках також добре узгоджуються між собою при побудові їх залежно від pR. Показано, що наведені товщини страт змінюються у відповідності із законом Гольдштейна-Венера d/R = C/(pR)m. При низьких значеннях pR ≤ 1 константи C = 1,17, m = 0,17, а товщина страт повільно зменшується зі збільшенням тиску газу. При більш високих pR збільшення тиску газу призводить до різкого звуження і розпливання страт, а константи стають рівними C = 1 і m = 1,7.

In this paper we have investigated the conditions of stratification of the positive column of dc glow discharge in nitrogen in the tubes with a diameter of 8 mm and 55 mm. It is shown that in every discharge tube the strata are observed in the confined areas of the current and the applied voltage over a limited range of gas pressures. It was found that the first (from the cathode end of the positive column) striation is more pronounced and has a maximum length. The thickness of the striation depends weakly on the discharge current, but it decreases with increasing gas pressure. Also, the striation with high order number (from the cathode edge of the positive column) has a smaller thickness. It is shown that the stratification of the positive column obeys the similarity laws. There is observed a coincidence of the extinction curves and the regions of existence of strata measured in a variety of discharge tubes and plotted against the product of gas pressure and tube radius pR. Reduced strata thickness d/R (ratio of the thickness of the striation d to the tube radius R) in various tubes is also in good agreement between themselves when plotted against pR. It is shown that reduced strata thickness obeys the Goldstein-Wehner rule d/R = C/(pR)m. At low values pR ≤ 1 the constants equal to C = 1.17, m = 0.17, and the thickness of the stratum slowly decreases with gas pressure increasing. At higher gas pressure pR increase leads to an abrupt strata narrowing and spreading, and the constants become C = 1 and m = 1.7.