Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук

ФІЗИЧНІ МЕХАНIЗМИ ПУЛЬСАЦІЇ НЕГАТИВНОЇ КОРОНИ

01.04.04 - Фізична електроніка

ЧИГІНЬ ВАСИЛЬ ІВАНОВИЧ

Харків - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Національному університеті "Львівська політехніка" Міністерства освіти і науки України

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, академік НАН України Шпеник Отто Бартоломійович,

директор Інституту електронної фізики НАН України,

м. Ужгород

доктор фізико-математичних наук, професор

Анісімов Ігор Олексійович, завідувач кафедри фізичної електроніки радіофізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, м. Київ

доктор фізико-математичних наук, професор Карась Вячеслав Ігнатович, начальник теоретичної лабораторії Інституту плазмової електроніки та нових методів прискорення Національного наукового центру „Харківський фізико-технічний інститут” НАН України, м. Харків

Провідна установа:

Ужгородський національний університет МОН України, кафедра фізичної електроніки, м. Ужгород

Захист відбудеться “01” березня 2007 р. о 16.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.157.01 Інституту радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України (61085, Харків, вул. Академіка Проскури, 12).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України (Харків, вул. Академіка Проскури, 12).

Автореферат розісланий “15” січня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради Кириченко О.Я.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми

Експериментальні і теоретичні дослідження газових розрядів при тисках порядку атмосферного останнім часом набули швидкого розвитку завдяки їх ефективному застосуванню в екологічній техніці. Коронний розряд використовується впродовж десятиріч в електрофільтрах, в апаратах отримання чистих газів для виробництва лазерів і дослідження термоядерного синтезу, для іонізації газів та їх мас-спектрометрії. Область використання негативної корони суттєво розширюється у зв'язку із виявленими її складними пульсаціями, які дозволяють розробляти нові давачі газового стану [4, 15, 17, 18, 22, 25, 30, 51, 53-56, 61].

Проте, нерівноважні пpоцеси у пульсуючій негативній коpоні вивчені недостатньо. Досі не існувало закінченої теорії складних пульсацій корони у сильно неоднорідних полях при геометрії вістря-площина - їх вивчали, в основному, експериментальним шляхом. Незважаючи на неоднозначне визначення ролі іонів у пульсаційних процесах корони, до цього часу не проводились експерименти, в яких безпосередньо вивчався би вплив електровід'ємних (ЕВ) домішок змінних низьких концентрацій в електрододатних газах на їх характер. Використовувались, в основному, гази з високою концентрацією ЕВ домішки, що приводило до згладження вторинних структур імпульсів струму, зокрема, прекурсора, сходинки переднього фронту імпульсу, високочастотних пульсацій струму (ВЧПС). А виключно якісні пояснення окремих зареєстрованих структур і суттєві спрощення числових моделювань негативної корони привели до їх суперечливих інтерпретацій. Також не досліджувались умови існування плазми пульсуючої негативної корони, тому відсутня інформація в літературі про її кількісні характеристики.

Опрацювання ефективних методів використання корони для інтенсивної низькоенергетичної інжекції зарядів в ЕВ гази, отримання чистих газів та їх мас-спектрометрія є важливими задачами сьогодення. Адже значне захоплення електронів ЕВ газами знижує ефективність електрофільтрів, а підвищення міжелектродної напруги приводить до нестабільності корони і пробиття. Традиційні технології очищення газів є енергомісткими, а ступінь очищення часто не задовільняє вимоги для їх практичного застосування. Відомі схеми розділення газів у коронному розряді є недостатньо ефективними. Оскільки масспектрометри з використанням корони не є мобільними, існує необхідність створення малогабаритних аналізаторів з новими принципами ідентифікації мікродомішок.

Таким чином, всестороннє дослідження процесів пульсації коронного розряду, важливих, зокрема, для розширення знань про газорозрядну плазму і вирішення прикладних задач, є актуальною науковою проблемою.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Робота виконувалася у відповідності з реальними потребами ряду підприємств та організацій, зокрема, у межах науково-дослідних робіт “Розробка джерела іонів електронвольтних енергій”, замовник - Інститут атомної енергії ім. Курчатова, Москва, договір № 3992Я, 1984 - 85 р.р.; “Розробка установки для очищення аргону та азоту”, ВО "Полярон", договір № 4342, 1986 - 88; “Розробка методики хромато-масспектрального вимірювання газових забруднень у промислових викидах”, виконком міської ради м. Львова, договір № 5211, 1990; “Розробка електромагнітного завихрювача для розділення водню і сірки”, ІАЕ ім. Курчатова, договір № 4931, 1990; “Проектування і виготовлення макету пристрою для ручного та автоматичного керування вимірюванням тиску давачем розрядного типу”, ВАТ “Іскра”, № 6972, 2003; “Методика вимірювання вакууму і тиску технологічних газів давачем розрядного типу”, ВАТ “Іскра”, №7033, 2003, а також бюджетної теми “Теоретичні і експериментальні дослідження впливу елементарних і колективних процесів та зовнішніх факторів (електричного і магнітного полів, випромінювання, потоків заряджених і нейтральних частинок та ін.) та нові рівноважні і нерівноважні колективні ефекти у багатокомпонентній частково іонізованій плазмі” згідно з координаційним планом Міністерства освіти України “Взаємодія електромагнітного випромінювання та потоків заряджених частинок з речовиною”, шифр Фф-290 в, 1997-1999, N^o д.р. 0197U015676.

Мета і задачі досліджень

Метою дисертаційної роботи є встановлення фізичних механізмів складних пульсацій негативної корони в електрододатних газах з електровід'ємними домішками, природи вторинних структур низькочастотних імпульсів і високочастотних пульсацій струму, зокрема, при переході у жевріючий розряд і пробиття; оцінки їх практичного використання.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

Уточнити ролі окремих компонент негативного коронного розряду при геометрії вістря-площина у процесах зародження і протікання основних імпульсів струму та формування їх вторинних структур на основі експериментальних досліджень і числових моделювань. Для цього створити експериментальну методику і провести дослідження впливу аргону та азоту при атмосферному тиску і електровід'ємних домішок (кисню, пари сірки) у широкому діапазоні концентрації (10^-7% - 21%), геометрії розрядного простору і прикладеної напруги на параметри основних імпульсів струму корони і їх вторинних структур - частоту, заряд, амплітуду та ін. Для реєстрації і опрацювання даних вимірювань розробити автоматизований вимірювальний комплекс. Створити фізико-математичну модель негативного коронного розряду, проаналізувати існуючі методи розв'язання систем диференціальних рівнянь у частинних похідних для описання потоків зарядів та електричного поля і вибрати оптимальний, скласти відповідні числові програми і провести розрахунки розрядних процесів.

Обгрунтувати фізичні механізми взаємодії коронного розряду з потоком електрододатних газів, а також їх сумішей з електровід'ємними газами, і створення умов для росту струму в електровід'ємних газах, їх іонізації і просторового та часового розділення компонент в електричному і магнітному полях. Для цього провести відповідні експериментальні і теоретичні дослідження з використанням аргону, азоту і водню, а також їх сумішей з киснем, парою сірки і сірководнем. Створити адекватні фізико-математичні моделі і відповідні комп'ютерні програми та провести числові розрахунки процесів.

Об'єкт дослідження - пульсуюча негативна корона.

Предмет дослідження - низькочастотні і високочастотні пульсації струму негативної корони, їх поведінка при геометрії вістря-площина і протіканні крізь прикатодну область розряду електропозитивних газів з електронегативними домішками.

Методи досліджень. Для встановлення механізмів складної пульсації негативної корони застосовувалась комплексна програма, що включає експериментальні дослідження, теоретичні розрахунки і числове моделювання, що дозволило порівнювати результати, отримані різними методами. В експериментальних дослідженнях використовувались відомі і апробовані методи вимірювання швидкозмінних струмів, частоти, амплітуди і заряду імпульсів, тощо. Автоматизована реєстрація цих параметрів і опрацювання даних вимірювань виключає суб'єктивний фактор. У теоретичних розрахунках використовувались відомі методи теоретичної і математичної фізики, зокрема, фізики газових розрядів. У розрахунках застосовувались сучасні числові методи розв'язання диференціальних рівнянь неперервності потоків зарядів і Пуасона для електричного поля у квазідвомірному просторі, а також сучасна комп'ютерна технологія.

Достовірність отриманих результатів забезпечується використанням комплексу методів фізичних досліджень із застосуванням сучасних експериментальних методик і оцінок похибок вимірювань, сучасних фізико-математичних моделей газорозрядних процесів і числових методів розв'язання систем диференціальних рівнянь потоків зарядів у різко неоднорідних полях, результати яких добре узгоджуються з результатами експериментів і відповідають отриманим результатам інших авторів, захищеними 6-ма авторськими свідоцтвами і патентами, випробуваннями відповідних пристроїв в умовах виробництва, а також широкою апробацією матеріалів досліджень на багатьох вітчизняних і міжнародних конференціях.

Наукова новизна роботи полягає в отриманні й узагальнені нових наукових результатів експериментальних і теоретичних досліджень негативного коронного розряду зі складними пульсаціями струму, що включають основні імпульси і їх вторинні структури - прекурсор, сходинку переднього фронту, пікову і хвостову частини, а також високочастотні пульсації струму, в електрододатних газах з електровід'ємними газовими домішками у широкому діапазоні концентрації. У даній роботі вперше:

1. Встановлено фізичний механізм прекурсора - невеликого попередника основного імпульсу струму. Він утворюється струмом зміщення, спричиненого лавинним розмноженням зародкових зарядів у високоенергетичній приповерхневій області розряду - області генерування.

2. Встановлено, що сходинка на передньому фронті основного імпульсу струму негативної корони утворюється струмом зміщення, викликаного наближенням до катода основної хвилі іонізації або катодоспрямованого стримера, і існує при усіх параметрах корони, що викликають її пульсації, зокрема, при відсутності фотоелектронної емісії з поверхні. При великих радіусах катода, порядку міліметра, тривалість сходинки є значною і її амплітуда зростає при рості фотоелектронної емісії, а при його зниженні до десятків мікрометрів вона стає непомітною - дуже короткою у часі порівняно із тривалістю фронту.

3. Показано, що пікова частина імпульсу струму задається сумою максимального потоку позитивних іонів і максимальних від'ємних значень струму зміщення на поверхні катода при приході до неї хвилі іонізації.

4. Встановлено, що характер залежностей параметрів імпульсів від концентрації електровід'ємної домішки визначається кінетичними процесами у приповерхневій області генерування і близькій до неї частині дрейфової області, у межах десятків-сотень мікрометрів. Ця сукупна область протягом усіх фаз пульсації негативної корони ділиться на шари з різноіменними зарядами і шаром нерівноважної плазми між ними. У фазі росту імпульсу струму зниження поля безпосередньо за шаром приповерхневих позитивних іонів приводить до росту інтенсивності прилипання електронів і концентрації негативних іонів, а отже, до їх значного зворотнього впливу на динаміку хвилі іонізації. Тому ріст концентрації домішки приводить до зниження струму і тривалості імпульсу, а отже, до значно швидшого спаду його заряду. Показано, що тип залежності частоти пульсації від концентрації домішки (спадаюча або зростаюча) задається співвідношенням інтенсивностей прилипання і відлипання електронів та дрейфого відходу негативних іонів від області генерування.

5. Встановлено, що високочастотні пульсації, накладені на імпульс струму негативної корони і його часові залежності при переході до жевріючого розряду і пробиття газу, утворюються в результаті зміни потоку позитивних іонів на катод в умовах самоекранування, при якому існує зворотній зв'язок між їх концентрацією на поверхні і полем у хвостовій частині області генерування.

6. Побудована і перевірена модель вперше зареєстрованого зростання пікової частини імпульсу струму негативної корони в азоті при підвищенні низької концентрації електровід'ємної домішки за рахунок відривання електронів при зіткненні негативних іонів зі збудженими метастабільними молекулами азоту, накопичення домішки у розширюваній області генерування і зростання коефіцієнта ударної іонізації суміші газів. В аргоні амплітуда імпульсу спадає при рості концентрації кисню, оскільки процеси відлипання, зв'язані з метастабільними атомами, є слабкими.

7. Встановлено, що високочастотні пульсації струму негативної корони в азоті підсилюються у моменти протікання пікової і хвостової частин імпульсу при зближенні шарів позитивних і негативних іонів, зокрема, через зниження концентрації метастабільних молекул азоту. В аргоні такі пульсації існують протягом усього імпульсу струму, а крутизна спаду усередненого струму є вищою, ніж в азоті, оскільки процеси, зв'язані з метастабільними атомами, є слабкими.

8. Показано, що вплив іонізації молекул кисню фотонами, емітованими збудженими молекулами азоту в області генерування пульсуючої негативної корони, на зародження стримероподібного розряду у випадку низьких концентрацій кисню (нижче 0.1%) є нехтуючим. У випадку високих концентрацій (зокрема, у повітрі) така фотоіонізація підсилює хвилю іонізації або катодоспрямований стример і слабко впливає на зародження анодоспрямованого стримера.

9. Виявлене експериментально різке зростання усередненого струму негативної корони у повітрі при обдуванні коронуючого вістря електрододатним газом (аргоном, азотом) зі швидкістю в області 0.1 - 5 см/с обгрунтовується зниженням концентрації негативного заряду і відповідним зростанням інтенсивності іонізації в області генерування, а також включенням ефекту Рамзауера і відповідним підвищенням швидкості дрейфу низькоенергетичних електронів.

Практичне значення отриманих результатів

Отримані суттєво нові дані про складні пульсації струму негативної корони у потоках газів, розділення іонізованих газів в електричних і магнітних полях і вплив окремих газів на приемітерний простір дають основу для перевірки теоретичних уявлень про складні нерівноважні процеси в іонізованих газах при тисках порядку атмосферного для внесення корективів у розрахунки відповідних макропроцесів, зокрема, у пристроях розділення і детектування компонент у газових сумішах. Опрацьовані методи іонізації газів і динамічної низьковакуумної мас-спектрометрії дозволять розробити нові сенсори малогабаритних газоаналізаторів. Використання явищ розділення в електричних і магнітних полях і газового керування приемітерним простором дозволять розробити технології та апарати глибокого очищення і розділення газів. ЕН-розділювачі мають конкретне практичне застосування при доочищенні природного газу від сірководню та отримання чистої сірки. струм фізичний імпульс низькочастотний

Результати дисертаційної роботи використано при створенні іонних джерел електронвольтних енергій для вирощування шаруватих кристалів з імпрегованими позитивними та негативними іонами при гелієвих температурах в Інституті атомної енергії імені Курчатова; установки глибокого доочищення технологічних аргону та азоту на газоочисній станції ВО "Полярон", м. Львів; газоаналізатора мікродомішок кисню у технологічній лінії АТ Хімзавод, м. Львів; електрофільтра для вловлення пари масел і давачів розрядного типудля вимірювання концентрації ЕВ домішок, вакууму і тиску газів у технологічних лініях ВО "Іскра", м. Львів.

Особистий внесок здобувача

У дисертаційній роботі викладені результати досліджень, виконаних автором самостійно [2-5, 9, 12, 15, 18, 19, 26, 27, 29, 30, 33, 41-43, 47-52, 54, 55, 59, 62, 64, 65, 68], а також у співавторстві зі співробітниками національного університету “Львівська політехніка” [1, 10, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 21-25, 28, 31, 32, 36-40, 44-46, 53, 56-58, 60, 61, 66, 67], Львівського Національного університету ім. І. Франка [6-8, 63], Інституту конденсованих середовищ НАН України [13, 36, 38, 39], СКБ “ЛьвівОРГРЕС” [34, 35].

Дисертанту належить загальна постановка задач, вибір проблем, мети і методів досліджень, розробка конкретних фізико-математичних моделей, а також безпосередня участь у проектуванні і відлагодженні експериментальних установок та проведенні вимірювань, у натурних випробуваннях іонних джерел в Інституті атомної енергії, розділювачів газів у ВО "Полярон" і давачів концентрації і тиску газу у ВО “Іскра”, у виборі числових методів і складанні пакетів комп'ютерних програм, в обробці та узагальненні експериментальних і теоретичних результатів, у підготовці публікацій. Всі висновки та основні положення, винесені на захист, належать автору.

Апробація результатів дисертації

Основні матеріали дисертації доповідалися і обговорювались на 1-й Міжнароднародній конференції "Електроніка та прикладна фізика", Київ, Україна, 2005, 10-й Міжнародній конференції і школі з фізики плазми і ядерного синтезу, Алушта, Україна, 2004; 25-й Міжнародній конференції з явищ в іонізованих газах, ICPIG, м. Нагоя, Японія, 2001; 15-му Міжнародному симпозиумі з плазмохімії, ISPC, м. Орлеан, Франція, 2001; 14-му Міжнародному симпозиумі з фізики комутаційної дуги, FSO-2001, м. Нове Місто, Чехія, 2001; 15-й Єврофізичній конференції з атомної і молекулярної фізики іонізованих газів, ESCAMPIG, м. Міскольц, Угорщина, 2000; Міжнародному симпозіумі з низькотемпературної плазмохімії високого тиску HAKONE-7, м. Грайсвальд, Німеччина, 2000; 14-й Єврофізичній конференції з атомної і молекулярної фізики іонізованих газів, ESCAMPIG, м. Дублін, Ірландія, 1998; Міжнародному симпозіумі з низькотемпературної плазмохімії високого тиску, HAKONE-6, м. Koрк, Ірландія, 1998; 1-й Міжнародній конференції з технічної метеорології Карпат, Львів, 1998; 25-м Міжнароднім симпозиумі "Aqua - 2000", м. Плоцьк, Польща, 2000; 5-м Міжнароднім симпозіумі із забруднення навкілля в Центральній і Східній Європі “Prague 2000”, Прага, 2000; Регіональній фізичній конференції, Львів, 2000, 2001; 9-й Всесоюзній конференції з фізики електронних та атомних зіткнень, м. Рига, 1984; Всесоюзному семінарі "Фізика електронних і атомних зіткнень", м. Сігнахі, Грузія, 1986; 7-й Республіканській конференції "Підвищення ефективності, удосконалення процесів і апаратів хемічних виробництв", Львів, 1988; 10-й Всесоюзній конференції із фізики електронних та атомних зіткнень, м. Ужгород, 1988; 9-й Республіканській конференції "Фізика і хімія низькотемпературної плазми", м. Мінськ, 1991; 4-й науковій конференції вчених Росії, Білорусі і України "Прикладні проблеми механіки рідини і газу”, м. Севастополь, 1995; Всеукраїнській науковій конференції "Охорона навколишнього середовища і раціональне використання природних ресурсів", м. Донецьк, 1995; Всеукраїнській виставці "Енергозбереження", м. Київ, 1995; Міжнародній науково-технічній конференції "Приладобудування - 96", м. Судак, 1996; Міжнародній конференції із боротьби з порохом на вугільних шахтах, м. Алушта, 1996; Науково-практичній конференції "Охорона здоров'я і довкілля", м. Львів, 1996; Міжнародному симпозіумі "Наука і підприємництво", м. Львів, 1997; Міжнародній науково-технічній конференції "Досвід розробки та застосування приладо-технологічних САПР мікроелектроніки", с.Славське, 1997; Науковому семінарі "Статистична теорія конденсованих систем", м.Львів, 1997; Міжнародному науково-технічному семінарі "Технології очищення промислових викидів в атмосферу", м. Братіслава, 1997; Першому Західноукраїнському симпозіумі з адсорбції та хроматографії, м. Львів, 1997; Міжнародній конференції, організованій Інститутом передових досліджень НАТО "Наслідки впливу навколишнього забруднення на здоров'я населення", Львів-Чикаго, 1997.

Публікації

Основний зміст дисертації викладено у 68 наукових публікаціях, у тому числі, у 36 статтях у наукових виданнях (із них - 30 статей у фахових наукових журналах і збірниках наукових праць, 6 статей у нефахових наукових журналах і збірниках), в 12 матеріалах міжнародних наукових конференцій, у 17 тезах наукових конференцій. Захищено 3 авторських свідоцтва і 3 патенти України і Росії на винаходи.

Структура і обсяг дисертації

Дисертація складається із вступу, огляду літератури, п'яти розділів оригінальних досліджень, висновків, переліку використаних джерел із 355 найменування. Вона містить 257 сторінок (із них - 216 сторінок основного машинописного тексту дисертації, 104 рисунки на 41 окремій сторінці, 2 таблиці) і 8 додатків на 36 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі сформульовано стан проблеми, обгрунтовано актуальність теми і доцільність проведення досліджень, показано зв'язок роботи з науковими темами, сформульовано мету і задачі досліджень, висвітлено наукову новизну одержаних результатів і їх практичне значення, відзначено особистий внесок автора, приведено відомості про апробацію наукових результатів, публікації і структуру дисертаційної роботи, викладено загальну характеристику роботи.

У першому розділі наведено літературний огляд експериментальних і теоретичних дослiджень пульсацій негативного коронного розряду і проаналізовано існуючі методи встановлення їх фізичних механізмів. Пульсуючий режим негативної корони виникає при низьких струмах (порядку 10^-6 - 10^-5 А) при прикладанні постійної напруги порядку кількох тисяч вольт між негативним вістрям і плоским анодом на віддалі порядку сантиметра (Рис.1а). У певному діапазоні напруг пульсації струму протікають строго періодично. Частота повторення основних імпульсів (що отримали назву Трічеля) є відносно низькою, порядку одиниць - сотні кілогерц. При нижчих струмах імпульси стають нерегулярними, а розряд - несамостійним. При високих струмах вони зникають і корона переходить у стан постійного жевріючого розряду, або, через стримерні процеси, в іскрове пробиття газового простору.

Досі майже всі дослідження проводилися при високих концентраціях електровід'ємної (ЕВ) компоненти (повітря, кисень, СО, SF₆ і т.п.) та вивчались характеристики основних імпульсів струму. А через те, що високий вміст ЕВ домішок приводить до згладження вторинних структур (Рис.1б), це ускладнило їх реєстрацією і проведення аналізу. Природу основних імпульсів зв'язують, в основному, із присутністю в газі електровід'ємної компоненти. При цьому простір корони ділять на дві області, нерівноцінні за напруженістю Е прикладеного поля - прикатодну високоенергетичну область генерування (іонізації або активну), Е ~ 10⁵ В/см, довжиною десятки - сотні мікрометрів від поверхні, і низькоенергетичну область дрейфу, Е ~ 10³ - 10⁴ В/см (міліметри - сантиметри). Вважають, що пpостоpовий заpяд негативних iонiв, які накопичуються за рахунок прилипання електронів в усій області дрейфу, знижує первинно високе приповерхневе поле, тому pозмноження лавин в області генерування та імпульс стpуму пpипиняються. І тільки після того, як негативні іони відходять до анода, зовнiшнє поле вiдновлюється i ствоpюються умови для наступного iмпульсу. Проте, цей механізм не дозволяє пояснити, зокрема, двоякий характер залежностей частоти пульсації струму від концентрації ЕВ домішки, виміряних у різних газах: зростаюча в N₂ + O₂, Ar + O₂ (Sigmond-1993, наші праці), спадна - у повітрі + SF₆ (Skalny-1984). Хоча окремі дослідники вказують на можливість пульсації корони у чистих електропозитивних газах, досі математичні моделювання основних імпульсів струму проводились тільки при включенні ЕВ, причому, високої концентрації (100% кисню [Ц1], повітря [Ц2, Ц3]). В літературі не виявлено моделювань негативної корони в залежності від типу електрододатного газу, типу і концентрації електровід'ємної домішки. Незважаючи на розбіжності у визначенні ролі негативних іонів у процесах пульсації, не проводились експерименти при змінних концентраціях ЕВ домішок (починаючи від слідових значень) в різних електрододатних газах.

Такі вторинні структури імпульсу струму, як сходинка переднього фронту і пікова область, тривало досліджуються експериментально [Ц4, Ц5]. При цьому їх інтерпретація базується на порівнянні з результатами перших числових моделювань Моррова корони у кисні (100%) [Ц1, Ц2]. Оскільки модель [Ц1] зведено до нетипової для негативної корони циліндричної геометрії з надто великим радіусом катода 0.5 см, а струм обчислювався без виділення компоненти зміщення, то робляться висновки про переважаючу роль фотоелектронної емісії у формуванні як імпульсу [Ц1], так і сходинки [Ц2, Ц4]; роль струму зміщення не обговорюється. Не відомо праць, у яких проводились би числові оцінки поведінки вторинних структур в залежності від радіуса катода. Зокрема, не аналізується “зникання” сходинки при різкому рості іонізації і, тому, фронту імпульсу у дуже високих полях при зниженні радіуса до десятків мікрометрів, незалежно від фотоемісійних властивостей катода. Зареєстрований в єдиній, відомій нам, праці Hosokawa-1989 незначний прекурсор за 5 нс перед фронтом імпульсу струму відноситься до “генерування критичним зарядом головки стримера”, проте, кількісної оцінки впливу цього заряду не надається. Поняття “катодо-скерованого стримера” i “хвилі іонізації, подібної до стримера” використовуються у працях авторів [Ц4] для якісного пояснення піка імпульсу, і тільки перший після нього горб на хвостовій частині імпульсу відноситься до максимуму потоку іонів на катод. Не аналізується подвійний характер залежності амплітуди імпульсу струму від концентрації ЕВ домішки: ріст піка при рості малих концентрацій шестифтористої сірки у повітрі і спад при рості значних концентрацій (Zentner-70), а також ріст піка струму при рості тиску повітря (Hosokawa-1988). Високочастотні пульсації струму із частотами порядку мегагерц, які при певних умовах накладаються на основні імпульси струму і його часові залежності при переході до жевріючого розряду і пробиття, описано якісно (Sigmond-1978, Morrow-1985), досліджено експериментально і математично [3, 4, 5, 12, 14]. Досі не існувало консенсусу у поясненні цих пульсацій - їх зв'язували з “поздовжнім коливанням електричного поля” (Morrow-1985, Cernak-1999), “турбулізацією плазми електронним пучком” (Sigmond-1978, Cernak-1999), або віднесли до “не-трічелівських” і визнали, що “механізм потребує вивчення” (Wagner-1999 [Ц5]). З іншої сторони, стверджувалось, що вони “в азоті є дуже подібними на імпульси Трічеля у повітрі”, однак при моделюванні негативної корони у чистому азоті ВЧПС не отримано [Ц6]. Досліджень умов існування і характеристик плазми у негативній пульсуючій корони в літературі не виявлено, а цьому поняттю не надається кількісних характеристик. Термiном „плазма” називається [Ц1] квазiнейтральна циліндрична область розряду між коронуючим катодом і анодом, яка скоріше нагадує позитивний стовп жевріючого розряду. Не виявлено праць, зв'язаних з дослідженнями впливу електрододатних газів на прикатодну область негативної корони і низькоенергетичну інжекцію зарядів в ЕВ газові суміші. Використання негативної корони для просторового і часового роздiлення іонізованих компонент недостатньо обгрунтовується теоріями.

Оскільки отримані в літературі результати досліджень є протирічивими і не дозволяють проводити надійну інтерпретацію складних пульсацій струму негативної корони, пропонується метод дослідження при малому радіусі катода-вістря (десятки - сотні мікрометрів) і змінній низькій концентрації електровід'ємної домішки з розділенням вторинних структур і вимірюванням параметрів імпульсів в залежності від характеристик газу. При цьому суттєво звужується спектр кінетичних газорозрядних процесів - до іонізації і збудження атомів електрододатного газу, прилипання електронів до молекул домішки, їх відлипання при ударах електронів і збуджених (зокрема, метастабільних) атомів, іон- і фото-електронної емісії з поверхні катода. Задача встановлення фізичних механізмів складних пульсацій негативної корони зводиться до підбору адекватних математичних моделей, обчислення струму зміщення і зарядів та порівняння отриманих часових залежностей струму з виміряними. Використання електрододатних газів з відмінними фізичними властивостями дозволяє детальніше визначати вплив характерних процесів на окремих стадіях пульсування струму.

Другий розділ дисертації присвячений експериментальному дослідженню і числовому моделюванню складних імпульсів струму негативної корони при геометрії розрядного простору катод-вістря - плоский анод у газових сумішах азоту та аргону з електровід'ємними домішками кисню, пари сірки і шестифтористої сірки при зміні їх концентрації в широкій області, починаючи від слідових значень.

У підрозділі 2.2 описано експериментальну установку, методику і результати вимірювання часових залежностей струму корони у потоці газів при атмосферному тиску. У ролі коронуючого катода використовуються вістря і торці тонких дротинок з діаметрами 20 - 100 мкм, виготовлені з різних матеріалів - вольфраму, нікелю, сталі, платини, ренію. При діаметрі анода 12 мм довжина розрядного проміжку задається у межах 5 - 25 мм. Швидкість газу вздовж вістря змінюється від 0 до 50 см/с. Пристрій динамічного змішування чистих газів (99,998%) і зразкових газових сумішей дозволяє плавно задавати концентрацію кисню у діапазоні 10^-3 % - 21% і пари сірки - 10^-7 % - 10^-4 %. Висока постійна напруга подається від високостабілізованого джеpела живлення через обмежувальний опір R_o (4.7 - 470 МОм) на анод і через вимірювальний опір (100 Ом - 20 КОм) на вістря і змінюється у межах 0.5 кВ - 3 кВ. У певному діапазоні напруги (pівень стабільності задається у межах 1*10^-2 - 2*10^-1 %) викликаються стабільні пульсації струму (діапазон частот 10 - 100 кГц) з накладеними високочастотними пульсаціями (1-10 МГц). Змінюються у широких межах їх характеристики, зокрема, зміною типу газу і концентрації ЕВ домішки, прикладеної напруги і швидкості газу. Вимірювання пульсуючого струму проводяться за допомогою осцилографа та аналогово-вимірювального комплексу на базі персональної ЕОМ IBM PC/AT сумісної з часовим розділенням до 50 нс. В результаті вперше виявлено, що форма і параметри основних імпульсів струму негативної корони, а також їх залежності від концентрації кисню (С%,О₂) є суттєво відмінними в азоті та аргоні (Рис.2). Амплітуда струму, тривалість і заряд імпульсу в N₂ є значно більшими, ніж в Ar, тоді, як частота пульсації є нижчою. В азоті струм формує двостадійний імпульс (Рис.2а): протягом десятків-сотень наносекунд наростає до проміжного значення - сходинки у точці А, після короткої зупинки - до максимального I_м порядку сотень мікроампер (точка В), швидко спадає до проміжного (точка С), а далі - повільно, за час одиниці-сотні мікросекунд спадає до дуже низького міжімпульсного значення порядку сотих долей мікроампера. В аргоні усереднений по ВЧПС струм, починаючи від пікового значення, знижується монотонно (Рис.2б).

При рості концентрації кисню в аргоні та азоті заряд імпульсу спадає, а частота пульсації монотонно зростає. При цьому амплітуда і тривалість пікової частини в області низьких С%,О₂ (0.002 % - 0.85 %) в N₂ суттєво зростають, тоді, як амплітуда і тривалість імпульсу в Ar спадають. При концентації кисню в аргоні порядку 10^-3 % - 10^-2 % крутизна залежності заряду імпульсу від С%,О₂ є суттєво вищою, ніж при високих концентраціях (1% - 21%). Ця ж крутизна в N₂ є низькою в усьому досліджуваному діапазоні С%,О₂. При зниженні останньої до значень порядку 1?10^-3 % тривалість виміряних імпульсів в азоті зростає до значень порядку сотні мікросекунд (від долей мікросекунди при концентрації 21%). При цьому, через слабше зростання періоду пульсації чергові імпульси наближаються один до одного аж до злиття. При високих R_o, порядку десятків-сотень МОм, це приводить до жевріючого розряду - спостерігається поширення свічення газу від вістря до анода, а при нижчих опорах - до пробиття газового простору, іскри. Залежності амплітуди і частоти імпульсів струму від концентрації пари сірки у потоці аргону (10^-7 % - 10^-4 %) є немонотонними, з локальними максимумами в області 10^-5 %, що вказує на достатню чутливість параметрів імпульсів до модифікаційних перетворень сірки.

Високочастотні пульсації струму негативної корони із частотою порядку кількох мегагерц виявлено вперше при використанні низьких концентрацій кисню (10^-3 - 10^-1 %) і малих радіусів заокруглення торця коронуючого електрода (десятки мікрометрів). Область існування ВЧПС в аргоні поширюється на весь імпульс, тоді як азоті вони розміщуються, в основному, в околі піка (Рис.2). При певних умовах ВЧПС можуть зміщуватись до хвостової частини імпульсу. Їх частота монотонно росте з ростом С%,О₂ в аргоні - від 1.2 МГц при 0.002% до 2.5 МГц при 0.008 %. Використання тонких платинових і нікелевих дротинок у ролі коронуючого електрода дозволяє отримувати високочастотні пульсації струму виразнішими і тривалішими, очевидно, за рахунок тривалішого зберігання осьової симетрії прикатодної області розряду. Вперше показано, що розміри робочої поверхні вістря є суттєво більшими у порівнянні з геометричними розмірами його верхівки. Після наших перших публікацій про складні пульсації струму негативної корони в аргоні та азоті з домішкою кисню [8, 18, 20, 23, 30, 51, 52, 62] інші автори опублікували результати вимірювань у водні [Ц5] та азоті [Ц6].

У підрозділах 2.2-2.6 описано математичні моделі негативної пульсуючої коpони у різко неоднорідному електричному полі, методи їх розв'язання та основні результати проведених комп'ютерних моделювань. Спрощені моделі дозволили встановити наступне: первинне наростання кількості лавин за рахунок вторинної іон-електронної емісії описується виразом exp((x)dx), який збігається з виразом для розмноження кількості електронів в одній лавині ((x) - коефіцієнт іонізації); поперечний розмір лавини при її переміщенні задається, в основному, електростатичним розштовхуванням електронів в області генерування і дифузним розпливанням головки лавини в області дрейфу; у першому наближенні струм протягом імпульсу підлягає закону експоненціального спаду з ростом низьких концентрацій ЕВ домішки. Результати розрахунків за допомогою моделі вільних коливань зарядів у прикатодній області дають підставу стверджувати, що саме іони вносять основний вклад у ВЧПС. У квазістаціонарному наближенні пульсацію струму описали диференціальними рівняннями неперервності потоків зарядів і Пуассона для електричного поля у квазідвомірному просторі. У ролі базових вибрано кінетичні процеси: іонізацію атомів основного ударами електронів, прилипання електронів до молекул домішок і відлипання від іонів O₂^- при ударах електронів, вторинну іон-електронну емісію:

, (1)

, (2)

, (3)

, (4)

де ,,- густини електронів, позитивних і негативних іонів; ,, - їх дрейфові швидкості; , , - частоти іонізації, прилипання і відлипання. Для оцінки окремих ефектів вперше включили збудження молекул ударами електронів, іонізацію O₂ фотонами, е-відлипання при зіткненнях іонів О₂^- зі збудженими молекулами. Допущено, що швидкості кінетичних процесів перебувають у рівновазі з полем. Форма струмового каналу в області генерування задавалась циліндричною, залежною від концентрації р-іонів, в області дрейфу - параболічною. Струм обчислювався сумою потоку позитивних іонів і струму зміщення на катоді. В результаті аналізу методів розв'язання диференціальних рівнянь, що описують жорсткі нерівноважні процеси, вибрано FCT-метод, який має найвищий порядок апроксимації і найнижчий рівень числової дифузії. Для оцінок використовували методи, гірші за порядком апроксимації і рівнем числової дифузії, проте, швидші і які забезпечують задовільні результати. Диференціювання проводили на неоднорідній просторовій сітці з 160 комірками і найменшим кроком 10^-4 см, часовий крок змінювали у межах 10^-11 - 10^-9 с.

В результаті проведених багаточисельних комп'ютерних моделювань отримано корелятивні залежності між функціями розряду і пульсуючим струмом, зокрема, між просторово-часовими розподілами зарядів і поля у різних фазах розряду і розділеними струмами зміщення та провідності. Вони виявилися достатньо інформативними для встановлення механізмів їх складних пульсацій і дають підставу стверджувати про отримання ряду нових рішень, викладених у висновках. Вперше описано залежності струму від часу для N₂ + O₂ та Ar + O₂ у вигляді, як гладких імпульсів (високі концентрації кисню), так і з сильно розвинутими вторинними структурами (10^-2 % - 10^-1 %). Перший імпульс струму є суттєво складнішим, вищим і тривалішим від наступних. Розміри і форма чергових імпульсів струму задовільно узгоджуються з відповідними параметрами виміряних імпульсів. Їх частота зростає при рості напруги, що підтверджується вимірюванями. Зниження амплітуди і тривалості імпульсів відбувається при рості як концентрації домішки, так і коефіцієнта прилипання електронів. Обчислені залежності тривалості, заряду, амплітуди і частоти імпульсів від С%,О₂ в азоті добре узгоджуються з відповідними виміряними залежностями. При зниженні концентрації О₂ до значень порядку 10^-2 % тривалість імпульсів зростає до значень порядку сотні мікросекунд, при цьому період пульсації зростає з меншою швидкістю. Вперше теоретично підтверджено, що частота імпульсів струму негативної корони спадає з ростом концентрації ЕВ домішок зі значними коефіцієнтами прилипання електронів (Skalni-1984), або в області дуже високих концентрацій, і зростає у випадку низьких коефіцієнтів прилипання і концентрацій ЕВ домішки (дана праця).

На основі аналізу обчислених розподілів концентрацій зарядів і поля виявлено, що позитивні іони протягом періоду пульсації корони розміщуються у приповерхневій частині області генерування, товщина якої не перевищує 0.005 см при довжині цієї області 0.02 см. Основна маса негативних іонів та електронів розміщується в області генерування і у близькій до неї частині області дрейфу. Діапазон віддалей від поверхні катода, при яких концентрації позитивних іонів та електронів є близькими між собою (перша умова існування нерівноважної плазми), є досить малим, порядку 0.0007 - 0.01 см. Тут концентрації зарядів є меншими на порядок у порівнянні з іншими частинами області генерування. Існує постійне розділення шарів позитивних і негативних зарядів, між якими перебуває шар нерівноважної плазми. Отримані результати дозволили пояснити поведінку складних імпульсів негативної корони.

Спадаюча залежність заряду імпульсу від концентрації електровід'ємної домішки. У початкових фазах розряду лавинне розмноження електронів (e) і позитивних (p) іонів відбувається одночасно із хвилеподібним зміщенням максимуму густини n_p (максимуму іонізації) до катода. При цьому у прилеглій до поверхні області різко зростає поле E, а отже, струми провідності І_пр і зміщення І_зм. Встановлено, що одночасно за p-шаром суттєво знижується сумарне поле і підвищується інтенсивність прилипання електронів. Низька рухливість негативних (n) іонів приводить до вагомого зростання їх кількості. В результаті прикатодні функції n_p, E, а отже, струми І_пр і І_зм сягають максимальних значень, які контролюються сусіднім шаром негативних зарядів. Підвищення концентрації домішки приводить до адекватного росту концентрації n-іонів, зниження концентрації p-іонів і відповідного спаду максимального струму. Крім того, пришвидшується зниження інтеграла наповнення (x)dx до критичного значення ln(1+1/), при якому припиняється розряд ( - коефіцієнт іон-електронної емісії поверхні катода), тобто, скорочується тривалість імпульсу струму. Таким чином, заряд імпульсу різко спадає при рості концентрації ЕВ домішки.

Зростаюча залежність частоти пульсації струму від концентрації ЕВ домішки. Відхід додатних іонів у міжімпульсному періоді на катод проходить одночасно із відлипально-прилипальними процесами та "естафетним" переміщенням електронів в околі області генерування у протилежному напрямі. Це приводить до росту напруженості поля у прикатодній області, а отже, до початку наступного лавинного розмноження зарядів. Настання цього моменту є можливим тим швидше, чим нижчою є згенерована кількість p-іонів. З ростом концентрації ЕВ домішки остання знижується і, відповідно, росте частота пульсацій струму корони. Вперше показано, що максимум концентрації n-іонів у міжімпульсному періоді залишається близьким до області генерування, що протирічить твердженню про необхідність відходу n-іонів на катод, як умову виникнення нового імпульсу.

Спадаюча залежність частоти пульсації струму від концентрації ЕВ домішки. Встановлено, що у випадку високих значень коефіцієнта прилипання або високих концентрацій ЕВ домішки негативні іони нагромаджуються безпосередньо в області генерування протягом імпульсу корони. При спаді струму максимум концентрації n-іонів навіть зростає, переміщаючись до катода. Оскільки зниження n_n у міжімпульсному періоді проходить у великій мірі за рахунок відлипання електронів, то з ростом концентрації ЕВ домішки час такого очищення зростає - частота пульсації падає.

Зниження частоти пульсації струму з ростом швидкості газу вздовж вістря до анода зумовлене, на наш погляд, частковим відтягненням (завдяки поляризаційним силам) негативної компоненти від області генерування і, як наслідок, додатковій іонізації газу. Ця схема підсилює викладені вище висновки про переважаючий вплив відлипання електронів на протікання міжімпульсної фази. В альтернативному варіанті “відходу іонів на анод” при рості швидкості газу у напрямі до анода зросла би швидкість очищення області дрейфу від негативних іонів, а отже, і частота імпульсів.

Вторинні структури переднього фронту імпульсу струму вперше описали комплексно при розширенні моделювання Моррова [Ц1] у напрямі зниження концентрації кисню від 100 % до 0 % і радіуса катода від 10 мм до 0.02 мм, а також при вмиканні і вимиканні фотоелектронної емісії (фее) (Рис.3,4). При концентрації О₂ 100% отримуємо єдиний гладкий імпульс (Рис.3), трактований у праці [Ц1], як основний імпульс струму негативної корони. В результаті проведених розширених досліджень виявилось, що він є прекурсором - попередником основного імпульсу.

Прекурсор створюється струмом зміщення наступним чином. При початковому розвитку лавин від затравкових електронів останні швидко відходять від місця зародження, залишаючи позитивний слід іонів. Вплив останніх на поверхневу напруженість поля є вищим, ніж віддалених електронів. Віддаляючись від поверхні катода, електрони попадають в області з різко зниженою напруженістю поля (від порядку 10⁵ В/см біля поверхні до 10⁴ В/см на віддалі 0.01 см), розмноження зарядів припиняється і загальна кількість іонів перестає рости. При цьому ріст напруженості поля на поверхні катода слабне і струм зміщення, як її похідна, отримує максимум. Подальший відхід електронів до області дрейфу і спад їх концентрації за рахунок різкого розширення цієї області кінцево приводить до стабілізації поверхневої напруженості поля і відповідного спаду струму зміщення майже до нуля. Слабкий струм зміщення в цей час підтримується тільки за рахунок повільного наближення р-іонів до поверхні. Струм прекурсора має порядок 10^-7 А при реально малих радіусах вістря порядку десятків мкм і зростає до значень 10^-3 А при рості радіуса до 0.4 см (Рис.4б). При одночасному впливі значної вторинної фотоелектронної емісії з прийнятої у [Ц1] надто великої для негативної корони площі поверхні катода (радіус 10 мм) амплітуда прекурсора виростає до значень порядку амплітуди основного імпульсу (Рис.3). У практиці коронування таких електродів не використовують, а модель [Ц1] скоріше відображає початкову фазу жевріючого (glow) розряду при плоско-паралельній геометрії. Вмикання автоелектронної емісії (аее) приводить до лінійного росту струму іонів і зміщення. При використанні формули Фаулера-Нордгейма для аее отримуються нехтуюче малі значення струму у фазі розвитку прекурсора.

Умови існування сходинки на передньому фронті імпульсу струму встановлено при її числовому моделюванні в умовах змінної концентрації домішки кисню в азоті, змінних радіусі катода (0.004 см - 0.5 см) і прикладеному полі у межах, що охоплюють відомі параметри пульсуючого негативного коронного розряду. Доведено, що сходинка створюється струмом зміщення, викликаного зміною напруженості електричного поля на поверхні катода при наближенні основної хвилі іонізації або катодоспрямованого стримера (Сх, Рис.4,5), та існує при усіх параметрах корони, що викликають її пульсації, зокрема, при відсутності фее (Рис.4б,5). При попаданні іонів, створених прекурсором, на поверхню зростає складова струму I_p. За рахунок вторинної іон-електронної емісії е-концентрація в області генерування зростає і починається формування імпульсу струму. Час розвитку його переднього фронту суттєво скорочується при рості прикладеної напруги і зниженні радіуса вістря, тобто, при рості ефективної напруженості поля та іонізації газу (Рис.5). Наявність ЕВ домішок з високими коефіцієнтами е-прилипання і концентраціями сповільнює розвиток фронту (Рис.3). Вмикання фее та аее приводить лише до пришвидшення виникнення основного імпульсу, не змінюючи суттєво крутизни фронту. При великих радіусах катода, порядку міліметра, тривалість сходинки є значною (Рис.4,5б) і її амплітуда зростає при рості фотоелектронної емісії. Зниження радіуса до десятків мікрометрів, тобто, зниження площі поверхні катода у сотні разів приводить до непомітності сходинки - вона стає дуже короткою порівняно з тривалістю фронту імпульсу (Рис. 5а,б), а вплив фее на неї є відсутнім. Показано, що у праці [Ц2] Morrow при зниженні радіуса катода змодельовав імпульс струму із сходинкою, яку, за відсутності виразу для струму зміщення, пояснив фотоелектронною емісією - як у праці [Ц1]. Очевидно, заперечення у ряді наступних праць інших авторів ролі фее у формуванні сходинки є зайвим, оскільки цей механізм дійсно є нехтуючим при коронуючих вістрях у цих працях із площами емісії на кілька порядків менших, ніж прийнятої у [Ц1]. Таким чином, отримані автором результати дозволили встановити залежність параметрів сходинки від основних параметрів негативної корони і зняти протиріччя у її трактуванні, що існували досі в літературі (Zentner-1970 - гальмуючий вплив негативних іонів на розряд, Акишев-1997 - струм зміщення, Morrow-1985, Cernak-1998, Акишев-2001 - механізм фотоелектронної емісії).

Уточнено механізм пікової частини імпульсу негативної корони. Результати досліджень Акишева Ю., Morrow R., Cernak M. і інших отримали подальший розвиток у даній роботі при розширенні області вимірювання і числового моделювання в умовах розділення струмів зміщення та іонів, зміни газу (азот, аргон), ЕВ домішки (кисень, шестифториста сірка) і її концентрації (10^-7% - 21%), радіуса катода (0.004 - 0.5 см) і прикладеної напруги (1400 -10000 В). Показано, що пікове значення струму задається сумою максимального потоку позитивних іонів і максимальних від'ємних значень струму зміщення на поверхні катода при приході хвилі іонізації (Рис.5) і залежить від поля, геометрії простору, типу газу і концентрації (зокрема, при 21% кисню пік імпульсу стає слабозамітним у порівнянні з прекурсором - Рис.3). Струм зміщення вносить значний вклад у піковий струм при великих радіусах катода (Рис. 5б). Недавно автором [Ц1] введено корективи у формулу для струму розряду з включенням компоненти зміщення. Ріст піка струму за рахунок фее та аее емісій з реально малих катодів-вістр є нехтуюче малим. Нечутливість піка струму [Ц4, Ц5, Ц8] до фотопроцесів на катоді можна пояснити насиченням іонізаційної хвилі критичним числом іонів при прибутті до поверхні. Таким чином, знімаються протиріччя у трактуванні піка імпульсу струму негативного коронного розряду, що існували досі в літературі (основні механізми: Morrow-1985, Акишев-1997 - струм іонів, Cernak-1991,1998 - не іонний, а стримерний).

Високочастотні пульсації струму негативної корони вперше змодельовано при прийнятті радіуса трубки струму в області генерування збільшеним у кілька разів у порівнянні з радіусом вістря. На основі аналізу розподілів зарядів і поля, а також усіх приповерхневих функцій розряду встановлено, що ВЧПС є результатом зміни потоку позитивних іонів на катод, який викликається зворотнім зв'язком їх приповерхневої концентрації і електричного поля та інтенсивності іонізації у хвостовій частині області генерування (від'ємною вольтамперною характеристикою цієї області). Змодельовані ВЧПС за характером є близькими до виміряних: Рис.6a, R_o = 5?10⁶ Ом - до Рис.2, С%,О₂ = 0.04 %; Рис.6a, R_o = 1?10⁶ Ом - до Рис.6б, [Ц5]; Рис.6в, С%,О₂ = 0.2 % - до Рис.6г, [Ц5]; Рис.7a,в, R_o = 1?10⁴ Ом і 5?10⁴ Ом - до Рис.6б,г, [Ц9]. Поділ ВЧПС на три типи (припікові, прихвостові (Рис.6а,б) і перехідні до жевріючого розряду або пробиття (Рис.6в,г і Рис.7) введено вперше.