纳秒脉冲触发的阵列微空心阴极放电特性

阵列微空心阴极(MHC)是一种在同一个阴极结构上加工多个微孔形成微孔阵列,实现大面积高电子密度的放电微等离子体结构。相比直流触发模式,纳秒短脉冲触发阵列微空心阴极,可以显著地减少直流触发时的电流热负荷效应,提高放电电流和放电能量。本文利用自行研制的纳秒脉冲电源,实现对阵列微空心阴极在氩气下进行脉冲放电,研究其脉冲条件下的放电特性;其次,研究其在纳秒脉冲下多孔阵列的同步放电问题,并通过加入预触发结构,有效改善其同步特性;最后,利用光纤式发射光谱仪进行氩气下氩发射光谱测量,并对纳秒放电等离子体进行光谱诊断。

阵列微空心阴极维持放电模拟研究

本文基于流体模型模拟研究了阵列微空心阴极维持放电(MCSD)的时空动力学特性,特别对不同电极表面电流的变化规律及其与带电粒子密度和电场等微观参量的关系进行了深入分析.模拟结果表明,随着阴极电流的增加放电分为4个阶段.第一阶段为类汤生放电阶段,此时三个电极上的电流、空间电荷密度和电场强度均很低.第二阶段为空腔内放电击穿阶段,此阶段空腔内放电击穿,并产生明显的空心阴极效应.微空心阴极(MHCD)两电极表面电流、空腔内带电粒子密度和电场强度迅速升高.但是此时MHCD电极中的阳极(第一阳极)仍然为阳极角色,MHCD和第三电极间(第二阳极)放电未击穿.第三阶段,微空心阴极和第三电极空间的放电逐渐击穿,MHCD中阴极和第一阳极表面电流方向相同,第一阳极逐渐由阳极转变为阴极角色,并在其附近形成较明显的阴极鞘层结构,MCSD放电空间的带电粒子密度迅速升高.第四阶段为放电的稳态阶段,形成稳定的阵列微空心阴极维持辉光放电,MCSD放电结构中各电极表面电流之间满足定量关系.模拟结果同时表明,除了微空心阴极放电,第三电极辉光放电对空腔内放电和阵列MCSD放电的形成均具有重要的促进作用.阵列MCSD为MHCD放电和第三电极辉光放电共同作用形成的.