Влияние электронных комплексов на ток коронного разряда в криогенном гелии

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

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.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

N. Bonifaci

Laboratoire G2Elab CNRS & Joseph Fourier University

Email: atrazhev@yandex.ru
Франция, Grenoble

Z.-L. Li

Laboratoire G2Elab CNRS & Joseph Fourier University

Email: atrazhev@yandex.ru
Франция, Grenoble

A. Denat

Laboratoire G2Elab CNRS & Joseph Fourier University

Email: atrazhev@yandex.ru
Франция, Grenoble

В. Атражев

Институт высоких температур РАН

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: atrazhev@yandex.ru
Ресей, Москва

Әдебиет тізімі

  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.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Electron mobility in helium depending on the gas density at the saturation line [4] (1) and at temperatures [5]: 2 – 4.2 K, 3 – 7.3, 4 – 11.6.

Жүктеу (67KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Current dependence on voltage as I1/2(V) of corona discharge in liquid helium at 4.2 K, cathode tip radius of 2.5 μm and pressures: 1 – 1 MPa, 2 – 2, 3 – 4, 4 – 8, 5 – 10.

Жүктеу (74KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Linear dependence I1/2(V), obtained in experiments for the corona in supercritical helium at a pressure of p = 0.4 MPa and different temperatures: 1 – 10 K, 2 – 7, 3 – 6, 4 – 4.2.

Жүктеу (71KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Electron mobility µe(T) at p = 0.4 MPa, calculated from the volt-ampere characteristic of the corona (Fig. 3), depending on the temperature of supercritical helium.

Жүктеу (44KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Electron mobility in helium depending on pressure at supercritical temperatures: 1 – 7 K, 2 – 10.

Жүктеу (60KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Supercritical isotherms of helium 7 (1) and 10 K (2) [14], the transition between discharge modes with high and low electron mobility occurs at 0.2 and 0.36 MPa, respectively.

Жүктеу (56KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. Similarity law for the transition from a state with high electron mobility to a state with low mobility according to the model [20]: 1 – 7 K; 2 – 10, this work; 3 – 7.3 K; 4 – 11.6 [3]; 5 – saturated vapor [2].

Жүктеу (88KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024