Экспериментальное исследование зажигания и горения разряда постоянного тока при различных диаметрах анода

Abstract

В данной работе исследовано влияние диаметра анода на зажигание и вольт-амперные характеристики тлеющего разряда постоянного тока. Показано, что уменьшение диаметра анода приводит к смещению кривых зажигания в область более высоких давлений газа и пробойных напряжений. Такое поведение кривых зажигания связано, по-видимому, с увеличением площади диэлектрических стенок и потерь заряженных частиц вследствие диффузии при небольших диаметрах анода. Показано, что при уменьшении диаметра анода повышается напряжение погасания разряда. Получено, что разрядный ток растет медленнее с повышением напряжения на электродах для анодов малого диаметра. В нормальном режиме горения для небольших анодов уменьшение разрядного тока сопровождается значительным повышением напряжения на электродах. Вблизи малого анода наблюдается яркое анодное свечение во всем исследованном диапазоне давлений газа, что указывает на наличие большого положительного падения напряжения на анодном слое.

У цій роботі було досліджено вплив діаметра аноду на запалювання та вольт-амперні характеристики тліючого розряду постійного струму. Показано, що зменшення діаметра аноду призводить до зсуву кривих запалюваня в область більш високого тиску газу і пробійних напруг. Така поведінка кривих запалювання пов’язана, мабуть, із збільшенням площі діелектричних стінок та втрат заряджених частинок внаслідок дифузії при невеликих діаметрах аноду. Показано, що при зменшенні діаметра аноду збільшується напруга згасання розряду. Отримано, що розрядний струм зростає повільніше із збільшенням напруги на електродах для анодів малого діаметру. У нормальному режимі горіння для невеликих анодів зменшення розрядного струму супроводжується значним збільшенням напруги на електродах. Це пов’язано, мабуть, із збільшеними втратами заряджених частинок внаслідок амбіполярної дифузії із-за звуження розрядного шнуру при русі електронів до аноду маленького діаметру. Показано, що поблизу малого аноду спостерігається яскраве анодне світіння у всьому дослідженому діапазоні тиску газу, що вказує на наявність великої позитивної напруги на анодному шарі.

This paper studies how an anode diameter value affects ignition and CVC of the dc glow discharge. The decrease in anode diameter is shown to cause a shift of ignition curves to higher gas pressure and breakdown voltage values. Probably this behavior of breakdown curves is associated with the increase of the dielectric wall area and charged particle loss due to diffusion with moderate anode diameter values. Decreasing the anode diameter is shown to increase the discharge extinction voltage. The discharge current is found to grow slower with the voltage across the electrodes increasing for small anode diameter values. In the normal mode of burning for moderate anodes the decrease in the discharge current is accompanied with a considerable increase of the voltage across the electrodes. Probably it is associated with an enhanced escape of charged particles due to ambipolar diffusion caused by discharge column narrowing when electrons are moving to the anode of small diameter. A bright anode glow is found to be present around the small anode in the total range of gas pressure under study, thus indicating the availability of a large positive voltage drop across the anode sheath. Keywords: direct current discharge, gas breakdown, anode, anode layer.