Везде

RAS PhysicsФизика плазмы Plasma Physics Reports

  • ISSN (Print) 0367-2921
  • ISSN (Online) 3034-6371

Energy Characteristics of Self-Sustained Subnanosecond Discharge in Hydrogen

You can
PII
S30346371S0367292125060109-1
DOI
10.7868/S3034637125060109
Publication type
Article
Status
Published
Authors
S.N. Ivanov
  • Affiliation: Institute of Electrophysics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences
V.V. Lisenkov
  • Affiliation: Institute of Electrophysics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences
Volume/ Edition
Volume 51 / Issue number 6
Pages
667-678
Abstract
In a wide range of pressures (10–60 atm) the energy characteristics (losses of the switched energy in the spark gap, which go to light emission, ionization, excitation and heating of the working gas during the development of plasma processes; as well as the instantaneous released power, which serves as an energy source for the above processes) of two-electrode hydrogen spark gaps of the subnanosecond range are investigated. The influence of runaway electrons on the energy characteristics of hydrogen switches is investigated. For these purposes, a modification of the reflectometry method for measuring pulse voltages in the study of subnanosecond self-sustained discharges in gas is proposed. It consists in the fact that the resistance of the plasma of the discharge gas gap, changing in time at the switching stage, is replaced by a constant resistor in those sections of the voltage oscillogram, where the characteristic ionization time exceeds the duration of the voltage pulse applied to the gap by more than an order of magnitude. This made it possible to reconstruct the trailing edge of the voltage pulse on the discharge gap, measured at the breakdown delay and breakdown stages, which is usually lost in the subnanosecond range when measuring such oscillograms due to the presence of parasitic inductance of the measuring path. The voltage and current oscillograms obtained in this way allowed us to calculate the dynamics of the power and the total energy introduced into the gas-discharge plasma.
Keywords
энергетические характеристики газового разряда субнаносекундный газовый разряд рефлектометрия
Date of publication
15.06.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
21

References

  1. 1. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Автоэмиссионные и взрывные процессы в газовом разряде. Новосибирск: Наука, 1982.
  2. 2. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Физика импульсного пробоя газов. Москва: Наука, 1991.
  3. 3. Месяц Г.А. Импульсная энергетика и электроника. Москва: Наука, 2004.
  4. 4. Рухадзе А.А., Богданкевич Л.С., Росинский С.Е., Рухлин В.Г. Физика сильноточных релятивистских электронных пучков. Москва: URSS, 2016.
  5. 5. Lobanov L.N., Mesyats G.A, Osipenko E.A., et al. IEEE Electron Device Lett. 2022. Vol. 44. P. 1748. DOI: 10.1109/LED.2023.3301867
  6. 6. Mesyats G.A., Osipenko E.A., Sharypov K.A., et al. IEEE Electron Device Lett. 2022. Vol. 43. P. 627. DOI: 10.1109/LED.2022.3155173
  7. 7. Месяц Г.А., Иванов С.А., Комяк Н.И., Пеликс Е.А. Мощные наносекундные импульсы рентгеновского излучения. Москва: Энергоатомиздат, 1983.
  8. 8. Цукерман В.А., Тарасова Л.В., Лобов С.И. УФН. 1971. Том 103. Стр. 319.
  9. 9. Martin T.H., Guenther A.H., Kristiansen M.J.C. Martin on Pulsed Power. New York: Plenum Press, 1996.
  10. 10. Ivanov S.N., Mesyats G.A., Shpak V.G. J. Instrumentation. 2011. Vol. 6. P. 05008. DOI: 10.1088/1748-0221/6/05/P05008
  11. 11. Benford J., Swegle J.A., Schamiloglu E. High Power Microwaves. 2nd edition. New York: Taylor and Francis, 2007.
  12. 12. Ефремов А.М., Кошелев В.И., Ковальчук Б.М., Плиско В.В., Сухушин К.Н. ПТЭ. 2011. №1. Стр. 77.
  13. 13. Efremov A.M., Koshelev V.I., Kovalchuk B.M., Plisko V.V., Sukhushin K.N. Laser Part. Beams. 2014. Vol. 32. P. 413.
  14. 14. Ivanov S.N. Plasma Sources Sci. Technol. 2022. Vol. 31. P. 055001. DOI: 10.1088/1361-6595/ac6693
  15. 15. Любутин С.К., Месяц Г.А., Рукин С.Н., Словиковский Б.Г., Уймаскулов М.Р., Шпак В.Г., Шунайлов С.А., Яландин М.И. ПТЭ. 2001. №5. Стр. 80.
  16. 16. Agee F.J., Scholfield D.W., Prather W., Burger J.W. Proc. of SPIE Int. Pulsed Power Conf. Albuquerque, NM, USA. 1995. Vol. 2557. P. 98.
  17. 17. Mankowski J., Dickens J., Kristiansen M. IEEE Trans. Plasma Sci. 1998. Vol. 26. P. 874.
  18. 18. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. 2-е изд., дополненное и переработанное. Москва: Наука, 1992.
  19. 19. Иванов С.Н., Лисенков В.В. Физика плазмы. 2018. Том 44. Стр. 323. DOI: 10.7868/S0367292118030046
  20. 20. Ivanov S.N., Lisenkov V.V. J. Applied Phys. 2018. Vol. 124. P. 103304. DOI: 10.1063/1.5024974
  21. 21. Ivanov S.N., Lisenkov V.V., Mamontov Y.I. Plasma Sources Sci. Technol. 2021. Vol. 30. P. 075021. DOI: 10.1088/1361-6595/abf31f
  22. 22. Иванов С.Н. ДАН. 2004. Том 399. Стр. 472.
  23. 23. Иванов С.Н., Лисенков В.В. ЖТФ. 2010. Том 80. Стр. 54.
  24. 24. Бабич Л.П., Лойко Т.В., Цукерман В.А. УФН. 1990. Том 160. Стр. 49.
  25. 25. Babich L.P. High-energy Phenomena in Electric Discharges in Dense Gases. Theory, Experiment and Natural Phenomena. ISTC Science and Technology Series. Volume 2. Arlington, Virginia: Futurepast, 2003.
  26. 26. Иванов С.Н., Шарыпов К.А. Письма ЖТФ. 2016. Том 42. Стр. 102.
  27. 27. Иванов С.Н., Шарыпов К.А. ЖТФ. 2015. Том 85. Стр. 64.
  28. 28. Ivanov S.N. J. Phys. D: Appl. Phys. 2013. Vol. 46. P. 285201. DOI: 10.1088/0022-3727/46/28/285201
  29. 29. Зубарев Н.М., Иванов С.Н. Физика плазмы. 2018. Том 44. Стр. 397. DOI: 10.7868/S0367292118040108
  30. 30. Иванов С.Н., Лисенков В.В. Физика плазмы. 2023. Том 49. Стр. 1222. DOI: 10.31857/S0367292123600796
  31. 31. Ivanov S.N., Lisenkov V.V. Phys. Plasmas. 2024. Vol. 31. P. 083501. DOI: 10.1063/5.0217390
  32. 32. Зубарев Н.М., Месяц Г.А. Письма ЖЭТФ. 2021. Том 113. Стр. 256. DOI: 10.31857/S1234567821040066
  33. 33. Месяц Г.А. УФН. 2006. Том 176. Стр. 1069.
  34. 34. Месяц Г.А., Яландин М.И., Реутова А.Г., Шарыпов К.А., Шпак В.Г., Шунайлов С.А. Физика плазмы. 2012. Том 38. Стр. 34.
  35. 35. Korolev Yu.D., Bykov N.M. IEEE Trans. Plasma Sci. 2012. Vol. 40. P. 2443. DOI: 10.1109/TPS.2011.2178041
  36. 36. Иванов С.Н., Шпак В.Г., Шунайлов С.А., Яландин М.И. ПТЭ. 2000. №5. Стр. 51.
  37. 37. Месяц А.Г., Яландин М.И. УФН. 2005. Том 175. Стр. 225. DOI: 10.3367/UFNr.0175.200503a.0225
  38. 38. Yatom S., Shlapakovski A., Beilin L., Stambulchik E., Tskhai S., Krasik Y.E. Plasma Sources Sci. Technol. 2016. Vol. 25. P. 064001. DOI: 10.1088/0963-0252/25/6/064001
  39. 39. Lisenkov V.V., Mamontov Y.I. J. Phys.: Confer. Ser. 2018. Vol. 1141. P. 012051. DOI: 10.1088/1742-6596/1141/1/012051
  40. 40. Ivanov S.N., Shklyaev V.A., Grishkov A.A. J. Phys.: Confer. Ser. 2018. Vol. 1115. P. 022038. DOI: 10.1088/1742-6596/1115/2/022038
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library