Статья «ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БАРЬЕРНОГО РАЗРЯДА В ЧИСТОМ ХЛОРЕ, "Физика плазмы"»

Разработана одномерная гидродинамическая модель барьерного разряда (БР) в чистом хлоре и смоделированы свойства разряда. Разряд возбуждается в газовом зазоре длиной 8 мм между диэлектрическими кварцевыми слоями толщиной 2 мм, покрывающими металлические электроды. Моделируются пространственно-временные характеристики БР при давлении 15-100 Торр при приложении к электродам гармонического напряжения частотой 100 кГц и амплитудой 8 кВ. Средняя плотность мощности, вводимая в разряд за период изменения напряжения, составляет 2.5- 5.8 Вт/см. Показано, что ионы получают около 95% мощности разряда, в то время как электроны получают около 5% мощности разряда, при этом 67-97% полученной мощности электроны расходуют на диссоциацию и ионизацию молекул Cl. В динамике разряда можно выделить отдельные фазы: активную фазу разряда или фазу импульсов тока, которая следует за "пробоем" разрядного промежутка, и пассивную фазу. Для активной фазы разряда характерно наличие импульсов тока, большая величина тока, малая поверхностная плотность заряда на диэлектриках и большое падение напряжения на газовом промежутке. Пассивная фаза разряда характеризуется малым током, отсутствием импульсов тока, большой поверхностной плотностью заряда на диэлектриках и малым падением напряжения на газовом промежутке. Максимальная плотность тока в импульсах при всех давлениях хлора достигает около 4 мА/см. Во время фазы импульсов тока вблизи диэлектриков существуют четко выраженные слои пространственного заряда толщиной -1.5-1.8 мм, где средняя энергия электронов достигает 4.3-7 эВ, и центральная область квазинейтральной плазмы с малым электрическим полем и средней энергией электронов 0.8-3 эВ. Степень диссоциации молекул хлора в разряде при давлении 15 Торр составляет -0.02%, при давлении 100 Торр - ~0.01%. Плазма барьерного разряда является электроотрицательной, что связано с быстрым прилипанием электронов к атомам хлора e + Cl ? Cl + Cl. Наиболее распространенные заряженные частицы - ионы Cl и Cl, в активной фазе в момент импульса степень ионизации -(4.1-5.5) х 10. Рассмотрен процесс поддержания разряда. Установлена причина появления серии импульсов тока во время активной фазы разряда.