Влияние электронных комплексов на ток коронного разряда в криогенном гелии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Сверхкритический газообразный гелий при температуре 7 и 11 К возбуждался коронным разрядом при отрицательных высоких напряжениях. Разряд поддерживался электронами, созданными у катода и движущимися к аноду через плотный газ. Проведены измерения тока коронного разряда при фиксированной температуре газа с изменением его давления. При низкой плотности газа ток разряда был бо́льшим. В этом режиме электроны свободны и обладают высокой подвижностью. По мере увеличения давления ток коронного разряда резко уменьшался. При высокой плотности газа измерен слабый ток 100 нА в результате низкой подвижности электронов из-за их локализации. Такое резкое уменьшение тока разряда наблюдалось при температурах 7 и 10 К и давлениях 0.2–0.4 МПа. Были измерены и проанализированы вольт-амперные характеристики разряда. Показано, что в этих условиях подвижность электронов уменьшается на три порядка. Переход от разряда со свободными электронами в состояние с локализованными электронами происходит в сверхкритическом газе в узком диапазоне давлений и объясняется квантово-механической природой электронов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

N. Bonifaci

Laboratoire G2Elab CNRS & Joseph Fourier University

Email: atrazhev@yandex.ru
Франция, Гренобль

Z.-L. Li

Laboratoire G2Elab CNRS & Joseph Fourier University

Email: atrazhev@yandex.ru
Франция, Гренобль

A. Denat

Laboratoire G2Elab CNRS & Joseph Fourier University

Email: atrazhev@yandex.ru
Франция, Гренобль

В. М. Атражев

Институт высоких температур РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: atrazhev@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Храпак А.Г., Якубов И.Т. Электроны в плотных газах и плазме. М.: Наука, 1981. 282 с.
  2. Атражев В.М., Якубов И.Т. Электроны в плотных газах и жидкостях // ТВТ. 1980. Т. 18. № 6. С. 1292.
  3. Levine J., Sanders T.M. Anomalous Electron Mobility and Complex Negative Ion Formation in Low-temperature Helium Vapor // Phys. Rev. Lett. 1962. V. 8. № 4. P. 159.
  4. Levine J., Sanders T.M. Mobility of Electrons in Low-temperature Helium Gas // Phys. Rev. 1967. V. 154. № 1. P. 138.
  5. Harrison H.R., Sander L.M., Springett B.E. Electron Mobility and Localization in Dense 4He Gas // J. Phys. B. 1973. V. 6. № 4. P. 908.
  6. Sigmond R.S. The Unipolar Corona Space Charge Flow Problem // J. Electrostatics. 1986. V. 18. P. 249.
  7. Goldman M., Goldman A., Sigmond R.S. The Corona Discharge, Its Properties and Specific Uses // Pure and Applied Chemistry. 1985. V. 57. № 9. P. 1353.
  8. Coelho R., Debeau J. Properties of the Tip-plane Configuration // J. Phys. D. 1971. V. 4. P. 1266.
  9. Sigmond R.S. Simple Approximate Treatment of Unipolar Space Charge Dominated Coronas: The Warburg Law and the Saturation Current // J. Appl. Phys. 1982. V. 53. P. 891.
  10. Bonifaci N., Denat A. Negative Corona Discharge in Supercritical Helium // Conf. Records of the 12th Int. Conf. on Conduction and Breakdown in Diel. Liquids. Rome, July 15–19, 1996. P. 37.
  11. Li Z., Bonifaci N., Denat A., Atrazhev V.M. Negative Corona Discharge in Liquid Helium // IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2006. V. 13. № 3. P. 624.
  12. Li Z., Bonifaci N., Denat A., Atrazhev V.M., Atrazhev V.V. Ionization and Charge Transport Phenomena in Liquid Helium Induced by Corona Discharge // J. Electrostatics. 2008. V. 66. № 5–6. P. 263.
  13. Borghesani A.F. Accurate Electron Drift Mobility Measurements in Moderately Dense Helium Gas at Several Temperatures // Atoms. 2021. № 9. P. 52.
  14. NIST. http://webbook.nist.gov/chemistry/
  15. Jahnke J., Silver M., Hermandes J.P. Mobility of Excess Electrons and O–2 Formation in Dense Fluid Helium // Phys. Rev. B. 1975. V. 12. № 8. P. 3420.
  16. Fermi E. Sopra lo spostamento per pressione delle rigne elevate delle rigne elevate delle serie specttrali // Nuovo Cim. 1934. V. 11. № 2. P. 157.
  17. Hernandez J.P. Self-trapped States of an Electron in a Structurally Disorder Systems // Phys. Rev. A. 1973. V. 7. № 5. P. 1755.
  18. Храпак А.Г., Якубов И.Т. К теории пузырькового состояния электрона в плотных газах // ТВТ. 1973. Т. 11. № 5. С. 1115.
  19. Лифшиц И.М. Теория флуктуационных уровней в неупорядоченных системах // ЖЭТФ. 1968. Т. 53. № 2. С. 743.
  20. Atrazhev V.M. Delocalization of Electrons in Dense Helium Gas by External Electric Field // J. Phys. D: Appl. Phys. 1984. V. 17. № 5. P. 889.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Подвижность электронов в гелии в зависимости от плотности газа на линии насыщения [4] (1) и при температурах [5]: 2 – 4.2 К, 3 – 7.3, 4 – 11.6.

Скачать (67KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость тока от напряжения как I1/2(V) коронного разряда в жидком гелии при 4.2 K, радиусе острия катода 2.5 мкм и давлениях: 1 – 1 МПа, 2 – 2, 3 – 4, 4 – 8, 5 – 10.

Скачать (74KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Линейная зависимость I1/2(V), полученная в экспериментах для короны в закритическом гелии при давлении p = 0.4 МПа и различных температурах: 1 – 10 К, 2 – 7, 3 – 6, 4 – 4.2.

Скачать (71KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Подвижность электронов µe(T) при p = 0.4 МПа, рассчитанная по вольт-амперной характеристике короны (рис. 3), в зависимости от температуры сверхкритического гелия.

Скачать (44KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Подвижность электронов в гелии в зависимости от давления при сверхкритических температурах: 1 – 7 К, 2 – 10.

Скачать (60KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Закритические изотермы гелия 7 (1) и 10 K (2) [14], переход между режимами разряда с высокой и низкой подвижностью электронов происходит при 0.2 и 0.36 МПа соответственно.

Скачать (56KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Закон подобия для перехода от состояния с высокой подвижностью электронов к состоянию с низкой подвижностью по модели [20]: 1 – 7 К; 2 – 10, данная работа; 3 – 7.3 К; 4 – 11.6 [3]; 5 – насыщенный пар [2].

Скачать (88KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024