Жакин Анатолий Иванович, доктор физико-математических наук, профессор кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Anatoly I. Zhakin, Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor of the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Кузько Андрей Евгеньевич, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики
Researcher ID: 7801324495
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Andrey E. Kuzko, Candidate of Sciences (Physics and Mathematics), Associate Professor of the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics
Researcher ID: 7801324495
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Цель исследований. Экспериментальное изучение физических процессов в приэлектродных областях отрицательных острийковых электродов в электроотрицательном газе (воздухе) под действием высоковольтного поля.
Методы. Используются анализ видеоизображений, измерения ВАХ, спектроскопия. Производится измерение ВАХ в окрестности напряжения зажигания коронного разряда, изучается проблема экспериментальной идентификации поверхностных зарядов, механизм зажигания отрицательного КР.
Результаты. Показано, что при малых радиусах закругления игольчатых электродов развитие отрицательного коронного разряда обусловлено холодной эмиссией электронов, а на плоских и слабо искривленных отрицательных электродах – захватом поверхностных электронов электроноакцепторными молекулами. Изучен механизм зажигания КР в электроотрицательном газе при отрицательной игле, структура стримеров от отрицательных игл, спектр излучения и эктонная деградация электродов.
Заключение. Зажигание отрицательного КР при малых радиусах кончиков заострений игл (ro £ менее десятков микрометров) обусловлено холодной эмиссией электронов с последующей ударной ионизацией нейтральных молекул. При слабо искривленных электродах появление отрицательного КР обусловлено захватом ПЭ электроотрицательными молекулами газа с последующими плазмохимическими реакциями. Формирование ПЭ электронов зависит от множества факторов: наличия и структуры оксидных пленок (шероховатости, дефектов и т. д.), определяющих работу выхода электронов и формирующих локальные поля на кончиках микроостриев. Появление КР приводит к деградации коронирующих электродов, выражающейся в распылении кончиков заострений и оплавление игл. В темновой области отрицательного КР (U < U*) излучаются фотоны в УФ-спектре, а при U > U*, кроме УФ-фотонов, излучаются фотоны в видимой области спектра. Флуктуации свечения обусловлены хаотической динамикой формирования инжекционных центров (оплавленных бугорков-эктонов) на поверхности коронирующего электрода. Зажигание КР сопровождается излучением звука с частотой порядка 300 Гц.
The purpose of the research is an experimental study of physical processes in the near-electrode zones of negative point electrodes in an electronegative gas (air) under the condition of a high-voltage field.
Methods. Video image analysis, current-voltage characteristics measurements, and spectroscopy are used. The current-voltage characteristics of the corona discharge ignition voltage in the environment are measured, the problem of experimental identification of surface charges, the mechanism of negative corona discharge ignition, and the ionic structure of streamers is studied, degradation of electrodes during negative corona discharge, spectrum of corona discharge creation and electromagnetic sound.
Results. It is shown that at small radii of curvature of needle electrodes, the development of a negative corona discharge is due to the cold emission of electrons, and on flat and slightly curved negative electrodes, due to the capture of surface electrons by electron-withdrawing molecules. The mechanism of ignition of a corona discharge in an electronegative gas with a negative needle, the structure of streamers from negative needles, the emission spectrum and ethonic degradation of electrodes have been studied.
Conclusions. The ignition of a negative corona discharge at small radii of the tips of the pointed needles (ro less than tens of microns) is due to the cold emission of electrons followed by impact ionization of neutral molecules. With slightly curved electrodes, the appearance of a negative corona discharge is due to the capture of surface electrons by electronegative gas molecules with subsequent plasma-chemical reactions. The formation of surface electrons depends on many factors: the presence and structure of oxide films (roughness, defects, etc.), which determine the electron work function and form local fields at the tips of microtips. The appearance of a corona discharge leads to degradation of the corona electrodes, expressed in the spraying of the tips of the points and the melting of the needles. In the dark region of the negative corona discharge (U < U*), photons in the in the ultraviolet spectrum (UV spectrum) are emitted, and when U > U*, in addition to UV photons, photons in the visible region of the spectrum are emitted. Glow fluctuations are caused by the chaotic dynamics of the formation of injection centers (melted tubercles - ectons) on the surface of the corona electrode. The ignition of a corona discharge is accompanied by sound emission with a frequency of about 300 Hz.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.