Πειραματική μελέτη δημιουργίας και διάδοσης κυμάτων ιονισμού σε ανομοιογενές ηλεκτρικό πεδίο
Loading...
Date
2011-06-16T06:53:21Z
Authors
Ανδριωτέλλη, Ελένη
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η πειραματική μελέτη των κυμάτων ιονισμού που παράγονται από ηλεκτρικές εκκενώσεις σε ανομοιογενές ηλεκτρικό πεδίο. Συγκεκριμένα, εξετάζουμε τη δημιουργία και διάδοση των streamer στις ηλεκτρικές εκκενώσεις του αζώτου και του ατμοσφαιρικού αέρα. Οι παράμετροι που καθορίζουν την εξέλιξη της εκκένωσης είναι η κατανομή του πεδίου, η πίεση και η φύση του αερίου το οποίο μελετάμε.
Στο κεφάλαιο 1 γίνεται μια εισαγωγή στους φυσικούς μηχανισμούς των ηλεκτρικών εκκενώσεων καθώς και στις χαρακτηριστικές V-I αυτών και θα παρουσιαστούν συνοπτικά τα «φωτεινά-οπτικά» χαρακτηριστικά τους. Βάση για όλες τις θεωρίες που πραγματεύονται την παραγωγή πλάσματος συνιστά η θεωρία Townswed. Σύμφωνα με αυτή, τα αέρια κατά την εφαρμογή μιας κρίσιμης τιμής τάσης παύουν να είναι μονωτές, υφίστανται ηλεκτρική διάσπαση και μετατρέπονται σε αγωγούς. Προτείνεται έτσι μια πολύ καλή εξήγηση των μηχανισμών των ηλεκτρικών εκκενώσεων που αφορά όμως, μόνο τα ομογενή πεδία. Η πλήρης ερμηνεία τους επιτυγχάνεται με τη θεωρία των κυμάτων ιονισμού (streamer) που λαμβάνει υπόψην τα μη αμελητέα φορτία χώρου στα οποία εξάλλου και αποδίδει τη μεγάλη ταχύτητα διάδοσης του φαινομένου.
Συμπληρωματικά, παρουσιάζεται συνοπτικά η εκκένωση αίγλης που συνιστά κατηγορία φαινομένων που αναπτύσσονται όταν το ρεύμα που διαρρέει το διάκενο γίνεται σημαντικό (Ι>10 μΑ), δηλαδή όταν το κύριο χαρακτηριστικό της εκκένωσης είναι η έντονη παραμόρφωση του ηλεκτρικού πεδίου που προκαλείται από το φορτίο χώρου που συσσωρεύεται στο διάκενο.
Στο κεφάλαιο 2 περιγράφεται πλήρως το εργαστήριο, η πειραματική διάταξη που χρησιμοποιήθηκε, τα όργανα των μετρήσεων καθώς και τα αέρια που εξετάζουμε. Κατόπιν, αναφέρονται συνοπτικά τα στάδια που πειράματος καθώς οι δυσκολίες που συναντήθηκαν. Επιπλέον, διερευνάται η ευστάθεια της ηλεκτρικής εκκένωσης που εξαρτάται κυρίως από την επιλογή της αντίστασης φορτίου .
Στο κεφάλαιο 3, παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα για τις ηλεκτρικές εκκενώσεις του αζώτου και του ατμοσφαιρικού αέρα για πιέσεις 1-100mbar. Μελετάται η συμπεριφορά των εκκενώσεων για μεταβολές του διακένου, της ανόδου και της καθόδου όπως αυτά αναδεικνύονται από τις χαρακτηριστικές καμπύλες V-I αλλά και τα αντίστοιχα παλμογραφήματα. Συμπληρωματικά, σχολιάζονται τα ηλεκτρικά και τα οπτικά χαρακτηριστικά τους και επιχειρείται σύγκριση μεταξύ των δύο αερίων. Καθοριστική για την εξέλιξη της εκκένωσης επιβεβαιώνεται ότι είναι η φύση, εν προκειμένω η ηλεκτραρνητικότητα ή μη, του κάθε αερίου καθώς και το υλικό της καθόδου και η πίεση, φυσικά.
Στο κεφάλαιο 4 γίνεται μια ανακεφαλαίωση των παρατηρήσεων που προέκυψαν από το πείραμα και παρουσιάζονται κάποιες σκέψεις. Γίνεται προσπάθεια να αντιστοιχεί κάθε μια περιοχή της εκκένωσης στην αντίστοιχη που προβλέπεται από τη θεωρία.
Στο κεφάλαιο 5, παρουσιάζεται η αρχή λειτουργίας του φωτοπολλαπλασιαστή. Τέλος, παρουσιάζεται η βιβλιογραφία.
Description
Keywords
Ηλεκτρικές εκκενώσεις, Μηχανισμός streamer, Θεωρία Townswed