РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА І ТЕХНІКА ЕКСПЕРИМЕНТУ
Виходячи із постановки завдань роботи по дослідженню електричних, часових і спектральних характеристик плазми поперечного об'ємного та багатоелектродного коронного розрядів розглянемо методику дослідження параметрів розрядів та техніку експерименту.
2.1.Методика досліджень характеристик
поперечного об'ємного розряду
Дослідження плазми ПОР на сумішах інертних газів з молекулами SF6, F2, N2 та іншими проводились на установці описаній нижче (рис.2.1).
Розряд запалювався в об'ємі 20-30 см3. Активне середовище випромінювача збуджувалось генератором імпульсних напруг (2), який був виготовлений по LC-схемі із перезарядом ємностей. Комутатором ГІН служив тиратрон ТГИ1-1000/25.
Приготування робочих сумішей здійснювалося безпосередньо в розрядній камері (1) при допомозі вакуумної газозмішувальної системи (4), яка дозволяла попередньо відкачувати робочу камеру випромінювача і готувати суміші з різних газів.
Оптичні характеристики плазми ПОР досліджувалися із використанням різних монохроматорів (9), фотоелектронного помножувача (10), електричної системи реєстрації випромінювання (12). Використання двох монохроматорів: вакуумного і МДР-2 та трьох типів фотоелектронних помножувачів: ФЭУ-106, ФЭУ-142 і "Фотон" дозволяло перекривати спектральну область 130 -1000 нм. Електрична система реєстрації спектрів випромінювання плазми мала два варіанти. Перший тип - постійна на базі стандартного підсилювача У5-9 в комбінаціях "вакуумний монохроматором + ФЭУ-142" та "МДР-2 + ФЭУ-106 і ФЕП"Фотон". Другий варіант: імпульсна система "МДР-2 + ФЭУ-106 і ФЕП"Фотон".
Контроль потужності випромінювання плазми ПОР здійснювався приладами (5,6). Якщо випромінювач використано в якості лампи, що працює на одній довжині випромінювання, то середню потужність, що випромінює одиниця площі плазми ПОР вимірювали за допомогою "Кварц-01", для якого необхідно враховувати спектральну чутливість. У випадку лазерної генерації енергія випромінювання вимірювалась калориметром ИМО-2.
Для вимірювання форми та величини імпульсу струму розряду використовувався пояс Роговського (16). Він представляє собою розірваний тороїд з поперечним перерізом S із матеріалу з магнітною проникністю ?. Пояс Роговського розміщено у захисному корпусі з алюмінію, що дає змогу екранувати його від небажаних електромагнітних полів, які викликають спотворення корисного сигналу. Для вимірювання величини імпульсів напруги використовується малоіндуктивний ємнісний подільник напруги (17), що під'єднується до електродів поперечного розряду.
Дослідження часових характеристик випромінювання плазми ПОР проводились із застосуванням електронного лінійного помножувача 14ЭЛУ-ФС (14). Форми імпульсів спонтанного та вимушеного випромінювання реєструвались фотоелементом коаксіальним ФЭК-22СПУ (7).
Імпульсні сигнали з пояса Роговського, шунта, 14ЭЛУ-ФС і ФЭК-22СПУ реєструвались одночасно при допомозі 6-канального осцилографічного вимірювача (20) 6ЛОР-04. Запуск осцилографа та ГІНа проводилось генераторами (18, 19).
Осцилограми імпульсу напруги виправлялися з врахуванням індуктивної складової:
UL = L , (2.1)
яка отримувалася при реєстрації осцилограми напруги на короткозамкнутих електродах поперечного розряду. Спад напруги на плазмі ПОР, визначається за формулою:
UR = U ? UL, (2.2)
де: U- повний спад напруги на електродах, UL- спад напруги на індуктивностях розряду і електричного кола, по якому подільник підключено до електродів розрядної камери.
Потужність, що вкладається в розряд, одержувалась при "графічному" перемноженні осцилограм напруги і струму. Енергія, яка вноситься в плазму, одержувалася при інтегруванні добутку I(t)?U(t). Похибка реєстрації осцилограм струму, напруги, випромінювання не переважала 12-15 %.
Попереднє випробування макету електророзрядного випромінювача з короткою довжиною активного елемента проводилось на сумішах Не, N2, He/N2 і He/N2/SF6 при оптимізації ґенераційних параметрів на ?=337,1 нм N2.
Після одержання просторово-однорідного розряду в He або Ne при тисках 1-3 атм., було почато вивчення характеристик інертних газів від однокомпонентних сумішей до більш складних газових сумішей.
2.2. Методика дослідження коронного розряду
в чистих інертних газах з галогенами
З метою дослідження оптичних та електричних характеристик багатоелектродного коронного розряду нами була розроблена відповідна методика та виготовлена відповідна експерментальна установка. Розробка систем на основі БКР захищені патентом [60, 61]. Досліджувалися імпульсні, частотні та вольт-амперні характеристики БКР, спектри випромінювання плазми і залежності інтенсивностей спектральних ліній (смуг) від струму, тиску та складу сумішей. Блок-схема установки для дослідження БКР в чистих інертних газах та їх сумішах з фторвмісними молекулами представлена на рис.2.2.
БКР в системі електродів "голки-сітка" в залежності від типу сумішей складався з генераційних зон, які формуються біля вістря голок, і темної зовнішньої області, через яку дифундують іони. БКР запалювався в розрядній камері (1) при допомозі блоку постійного напруги (4) (10 кВ, 3 мА), який підключався через баластний опір (2) (Rб=1-3 МОм). Приготування робочих
сумішей здійснювалося безпосередньо в камері (1) при допомозі вакуумної газозмішувальної системи (8). Усереднені вольт-амперні характеристики (ВАХ) БКР реєструвалися за допомогою мікроамперметра (3) УСМ з та кіловольтметра (5) С196.
Вимірювання ВАХ здійснювалося десятки разів з метою отримання достовірних даних та статистичної оброки результатів. Величина робочих напруг БКР в залежності від тиску та склад