Спектры излучения воздуха низкого давления при диффузном стримерном разряде
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, 075-15-2021-1026
Тарасенко В.Ф.
1, Бакшт Е.Х.
1, Виноградов Н.П.
1, Сорокин Д.А.
11Институт сильноточной электроники СО РАН, Томск, Россия
Email: vft@loi.hcei.tsc.ru, BEH@loi.hcei.tsc.ru, vinikitavin@mail.ru, SDmA-70@loi.hcei.tsc.ru
Поступила в редакцию: 11 августа 2022 г.
В окончательной редакции: 16 сентября 2022 г.
Принята к печати: 29 сентября 2022 г.
Выставление онлайн: 19 декабря 2022 г.
Внимание к изучению характеристик излучения плазмы стримерных разрядов в атмосферном воздухе при давлениях доли-единицы Torr прежде всего связано с получением новых данных о высотных разрядах, включая красные спрайты. В настоящей работе исследованы спектральные свойства плазмы, формируемой в условиях инициирования волн ионизации (стримеров) импульсно-периодическим барьерным разрядом в воздухе низкого давления. Установлено, что в диапазоне давлений воздуха Delta p=0.08-3 Torr наибольшие интенсивности излучения в диапазоне длин волн Deltaλ=280-900 nm приходятся на полосы второй положительной, первой отрицательной и первой положительной систем молекулярного азота, причем спектральная плотность энергии излучения каждой из систем зависит от области разряда и давления. Красный цвет волнам ионизации придает излучение полос первой положительной системы, однако наибольшие интенсивности в этих условиях в зависимости от давления воздуха наблюдаются для полос второй положительной и первой отрицательной систем азота. Показано, что при сохранении амплитуды импульсов напряжения и уменьшении давления до 0.04 Torr и менее эмиссионный спектр и цвет плазмы стримерного разряда существенно изменяется. В спектре появляются новые интенсивные линии и полосы, в том числе атомарного водорода, что обусловлено увеличением приведенной напряженности электрического поля и соответственно температуры электронов. Это, в свою очередь, приводит к диссоциации молекулярных газов, входящих в состав воздуха, а также адсорбированных стенками разрядной камеры. Ключевые слова: спектры излучения, стримерный разряд, воздух, низкое давление, молекулярные полосы, атомарные линии.
- C.J. Rodger. Rev. Geophys., 37 (3), 317 (1999)
- V.P. Pasko. Plasma sources science and technology, 16, S13 (2007). DOI: 10.1088/0963-0252/16/1/S02
- J. Qin, V.P. Pasko, M.G. McHarg, H.C. Stenbaek-Nielsen. Nature commun., 5 (1), 1 (2014). DOI: 10.1038/ncomms4740
- C.L. Kuo, E. Williams, T. Adachi, K. Ihaddadene, S. Celestin, Y. Takahashi, R.R. Hsu, H.U. Frey, S.B. Mende. Front. Earth Sci., 9, 1102 (2021). DOI: 10.3389/feart.2021.687989
- S. Nnadih, M. Kosch, J. Mlynarczyk. J. Atmosph. Solar-Terr. Phys., 225, 105760 (2021). DOI: 10.1016/j.jastp.2021.105760
- M. Singh, P.K. Sharma, P.P. Pathak. J. Electromag. Analys. Appl., 14 (3), 31 (2022). DOI: 10.4236/jemaa.2022.143003
- D.D. Sentman, E.M. Wescott. Geophys. Res. Lett., 20 (24), 2857 (1993)
- D.D. Sentman, E.M. Wescott, D.L. Osborne, D.L. Hampton, M.J. Heavner. Geophys. Res. Lett., 22 (10), 1205 (1995)
- G.K. Garipov, B.A. Khrenov, P.A. Klimov, V.V. Klimenko, E.A. Mareev, O. Martines, E. Mendoza, V.S. Morozenko, M.I. Panasyuk, I.H. Park, E. Ponce, L. Rivera, H. Salazar, V.I. Tulupov, N.N. Vedenkin, I.V. Yashin. J. Geophys. Res.: Atmosph., 118 (2), 370 (2013). DOI: 10.1029/2012JD017501
- T. Neubert, N. O stgaard, V. Reglero, O. Chanrion, C.A. Oxborrow, A. Orr, M. Tacconi, O. Hartnack, D.D. Bhander. Space Sci. Rev., 215 (2), 1 (2019). DOI: 10.1007/s11214-019-0592-z
- R.A. Marshall, U.S. Inan. Radio Science, 41, RS6S43 (2006). DOI: 10.1029/2005RS003353
- T. Kanmae, H.C. Stenbaek-Nielsen, M.G. McHarg, R.K. Haaland. J. Phys. D., 45 (27), 275203 (2012). DOI: 10.1088/0022-3727/45/27/275203
- U. Ebert, S. Nijdam, C. Li, A. Luque, T. Briels, E. van Veldhuizen. J. Geophys. Res.: Space Phys., 115, A00E43 (2010). DOI: 10.1029/2009JA014867
- J. Qin, S. Celestin, V.P. Pasko, S.A. Cummer, M.G. McHarg, H.C. Stenbaek-Nielsen. Geophys. Res. Lett., 40 (17), 4777 (2013). DOI: 10.1002/grl.50910
- E. Williams, M. Valente, E. Gerken, R. Golka. Sprites, Elves and Intense Lightning Discharges (Springer, Dordrecht. 2006), p. 237--251
- V.F. Tarasenko, E.A. Sosnin, V.S. Skakun, V.A. Panarin, M.V. Trigub, G.S. Evtushenko. Physics of Plasmas, 24 (4), 043514 (2017). DOI: 10.1063/1.4981385
- В.С. Кузнецов, Э.А. Соснин, В.А. Панарин, В.С. Скакун, В.Ф. Тарасенко. Опт. и спектр., 125 (3), 311 (2018). DOI: 10.21883/OS.2018.09.46543.119-18 [V.S. Kuznetsov, E.A. Sosnin, V.A. Panarin, V.S. Skakun, V.F. Tarasenko. Opt. Spectrosc., 125 (3), 324 (2018). DOI: 10.1134/S0030400X18090175]
- V. Tarasenko, N. Vinogradov, E. Baksht, D. Sorokin. J. Atmosph. Sci. Res., 05 (03), 26 (2022). https://doi.org/10.30564/jasr.v5i3.4858
- Е.Х. Бакшт, Н.П. Виноградов, В.Ф. Тарасенко. Оптика атмосферы и океана, 35 (9), 777 (2022). DOI: 10.15372/AOO20220911
- E.E. Remsberg, B.T. Marshall, M. Garcia-Comas, D. Krueger, G.S. Lingenfelser, J. Martin-Torres, M.G. Mlynczak, J.M. Russell III, A.K. Smith, Y. Zhao, C. Brown. J. Geophys. Res.: Atmosph., 113, D17101 (2008). DOI: 10.1029/2008JD010013
- E.R. Williams. Phys. Today, 54 (11), 41 (2001)
- T. Shao, V.F. Tarasenko, C. Zhang, M.I. Lomaev, D.A. Sorokin, P. Yan, A.V. Kozyrev, E.Kh. Baksht. J. Appl. Phys., 111 (2), 023304 (2012). DOI: 10.1063/1.3677951
- А.А. Генерал. Опт. и спектр., 127 (5), 716 (2019). DOI: 10.21883/OS.2019.11.48504.41-19 [A.A. Heneral. Opt. Spectrosc., 127 (5), 778 (2019). DOI: 10.1134/S0030400X19110092]
- D.M. Philips. J. Phys. D., 9 (3) 507 (1975). DOI: 10.1088/0022-3727/9/3/017
- P. Paris, M. Aints, F. Valk, T. Plank, A. Haljaste, K.V. Kozlov, H.-E. Wagner. J. Phys. D., 38 (21), 3894 (2005). DOI: 10.1088/0022-3727/38/21/010
- C.O. Laux. Radiation and Nonequilibrium Collisional-Radiative Models. In: Physico-Chemical of High Enthalpy and Plasma Flows. von Karman Institute Lecture Series 2002-2007. Fletcher D, Carbonnier J-M, Sarma GSR, Magin T. Eds. (Rhode Saint Genese, Belgium, 2002)
- N. Britun, M. Gaillard, A. Ricard, Y.M. Kim, K.S. Kim, J.G. Han. J. Phys. D., 40 (4) 1022 (2007). DOI: 10.1088/0022-3727/40/4/016
- Facebook. Available online: http://www.facebook.com/frankie.lucena.1 (accessed on 01.11.2021)
- Y. Goto, Y. Ohba, K. Narita. J. Atmosph. Electr., 27 (2), 105 (2007).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.