Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




20.11.2017


20.11.2017


20.11.2017


17.11.2017


17.11.2017


16.11.2017


16.11.2017


16.11.2017


14.11.2017


14.11.2017





Яндекс.Метрика
         » » Механизмы взаимодействия высоковольтного коронного разряда с поверхностью

Механизмы взаимодействия высоковольтного коронного разряда с поверхностью

29.03.2016

Изучение явлений взаимодействия коронного разряда с поверхностью представляет фундаментальный интерес из-за той информации, которую оно может дать как с точки зрения механизмов самого газового разряда, так и с точки зрения собственно явлений взаимодействия; налицо двойной практический интерес в области применения газового разряда данного типа. Главная часть этих применений базируется на поверхностных изменениях, которые испытывают вещества, помещенные в зону разряда. Однако ни механизмы, на которых основано применение разряда, ни их воздействие на поверхностные свойства обрабатываемых материалов еще полностью не изучены. Хотя уже ясно, что их использование становится необходимым, химические эффекты, не оставаясь единственными, могут играть основную роль.
Ниже описываются механизмы обмена энергией между газом и поверхностью.
Энергия, переносимая заряженными частицами. Если не брать во внимание ионы, ускоряющиеся под воздействием электрического поля пространственного заряда в голове стримера положительной короны, то столкновение ионов с поверхностью происходит в общем случае с кинетической энергией Wкин = еЕаλi, не превышающей долей электрон-вольта, поскольку электрическое поле Ea и средняя длина свободного пробега ионов λi в районе столкновения невелики. Напротив, положительные ионы стримера, попадающие на катод, могут его достичь со значительной энергией (от 15 до 20 эВ); это объясняется образованием катодной зоны, аналогичной катодной зоне тлеющего разряда. Она формируется при приближении стримера к электроду. Обнаружение с помощью спектроскопических методов распыления катода дало экспериментальное подтверждение существования таких ионов, а изучение частичных разрядов у твердых диэлектриков позволило распространить результаты на изолирующие поверхности как с точки зрения образования катодной зоны, так и с точки зрения обнаружения эффекта распыления.
Ионы могут также переносить потенциальную энергию eVi. При их нейтрализации на поверхности, имеющей работу выхода ф, выделяется энергия eVi - φ.
Энергия, переносимая нейтральными частицами. Если ток разряда определяется только заряженными частицами, то при рассмотрении энергетического баланса нельзя сбрасывать со счетов вклад нейтральных частиц. Они устремляются к плоскому электроду под воздействием электрического ветра, порождаемого движением ионов, направляясь всегда от электрода с большей кривизной к электроду с меньшей кривизной, независимо от их полярности. Они достигают электрода со скоростью около нескольких м в секунду, и их кинетической энергией нельзя пренебрегать. Однако потенциальная энергия нейтральных частиц, переносимая ими в различных формах (энергия диссоциации, молекулярного и электронного возбуждения), составляет важную долю энергии, поглощаемой разрядом.
Величины действующих энергий можно оценить калориметрическим методом с помощью термопары, находящейся в плоском электроде в системе «острие - плоскость».
Подобные оценочные данные показали, что:
- мощность PPL, переносимая на поверхность при отрицательном разряде, может (когда межэлектродное расстояние мало) достигать и даже на 50 % превосходить поглощаемую разрядом мощность PT = V*I (рис. 3.11);
- вклад нейтральных частиц, включая вклад фотонов (о них речь пойдет ниже), является существенным (~ 90 %);
- энергия, переносимая на плоскость продуктами разряда и связанная с перемещением одной частицы в межэлектродном промежутке, может достигать нескольких сотен электрон-вольт.
Механизмы взаимодействия высоковольтного коронного разряда с поверхностью

При положительном разряде пока потенциальная энергия частиц, переносимая на плоскость, блокируется кинетической энергией стримеров (при I ≤ 40 мкА), мощность, переносимая на плоскость, имеет тот же порядок величины, что и в случае отрицательного разряда; затем эти мощности начинают отличаться друг от друга с ростом вклада тока стримеров (рис. 3.12).
Механизмы взаимодействия высоковольтного коронного разряда с поверхностью

Энергия, переносимая фотонами. При изучении вторичной электронной эмиссии с металлических поверхностей, помещенных в область отрицательного коронного разряда, а также в область положительного коронного разряда при постоянном режиме, обнаружен значительный фотоэлектрический эффект (коэффициент вторичной эмиссии имеет порядок величины 10в-7—10в-6 на один заряд, перемещающийся в разрядном промежутке), что предполагает излучение фотонов высокой энергии. Изучение отрицательного разряда показало, что предполагаемые фотоны имеют длину волны менее 1200 А. (Так как если поместить перед плоским электродом экран-фильтр из фтористого кальция, поглощающего излучения с длиной волны менее 1200 А, то ток вторичной эмиссии пропадает). Спектроскопическое изучение разряда в кислороде на этом интервале длин волн обнаружило присутствие излучения возбужденных атомов кислорода в интервале от 990 до 1028 А; оказывается, что воздух прозрачен для фотонов с длинами волн от 1300 до 1000 А.
Механизмы взаимодействия высоковольтного коронного разряда с поверхностью

Принимая во внимание количество и энергию фотонов газового разряда, можно понять, что они на поверхности и в толще диэлектрика (в силу высокой проникающей способности) могут вызвать разрыв молекулярных связей, тогда как излучение ультрафиолетовой лампы с окошком из кварца (область пропускания λ ≥ 1800 А) вызывает только весьма слабый эффект.