Диффузный разряд атмосферного давления в неоднородном электрическом поле
|
Реферат 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 8
1.1 Образование диффузного газового разряда 8
1.1.1 Неоднородное распределение электрического поля в газоразрядном
промежутке 10
1.1.2 Убегающие электроны в разрядах с наносекундной длительностью
импульсов напряжения 11
1.2 Теоретическое моделирование генерации одиночных и двойных пучков
убегающих электронов 12
1.3 Контракция газового разряда 17
1.3.1 Переход от диффузного к искровому разряду при наносекундном пробое азота и воздуха повышенного давления в неоднородном электрическом поле 20
1.3.2 Диффузный и искровой разряд в неоднородном электрическом поле и
его воздействие на анод 22
1.4 Метод высокоскоросной съемки основанный на применении
быстродействующих ICCD камер 25
1.5 Осциллографический метод исследования газового разряда 26
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 29
2.1 Пространственная структура стримера при субнаносекундном пробое газа в
неоднородном электрическом поле 29
2.1.1 Экспериментальная установка 29
2.1.2 Анализ и обсуждение результатов 30
2.2 Генерация электронного пучка в разрядах с неоднородным распределением
электрического поля 36
2.2.1 Экспериментальная установка 36
2.2.2 Результаты 38
2.3 Исследование контракции наносекундного газового разряда методом
высокоскоростной съемки 48
2.3.1 Экспериментальная установка 48
2.3.2 Результаты 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 57
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 8
1.1 Образование диффузного газового разряда 8
1.1.1 Неоднородное распределение электрического поля в газоразрядном
промежутке 10
1.1.2 Убегающие электроны в разрядах с наносекундной длительностью
импульсов напряжения 11
1.2 Теоретическое моделирование генерации одиночных и двойных пучков
убегающих электронов 12
1.3 Контракция газового разряда 17
1.3.1 Переход от диффузного к искровому разряду при наносекундном пробое азота и воздуха повышенного давления в неоднородном электрическом поле 20
1.3.2 Диффузный и искровой разряд в неоднородном электрическом поле и
его воздействие на анод 22
1.4 Метод высокоскоросной съемки основанный на применении
быстродействующих ICCD камер 25
1.5 Осциллографический метод исследования газового разряда 26
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 29
2.1 Пространственная структура стримера при субнаносекундном пробое газа в
неоднородном электрическом поле 29
2.1.1 Экспериментальная установка 29
2.1.2 Анализ и обсуждение результатов 30
2.2 Генерация электронного пучка в разрядах с неоднородным распределением
электрического поля 36
2.2.1 Экспериментальная установка 36
2.2.2 Результаты 38
2.3 Исследование контракции наносекундного газового разряда методом
высокоскоростной съемки 48
2.3.1 Экспериментальная установка 48
2.3.2 Результаты 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 57
Диффузные газовые разряды широко применяются в науке, технике и технологиях в силу уникальности свойств газоразрядной плазмы. Это послужило повышению интереса со стороны исследователей к изучению свойств и процессов формирования плазмы газового разряда. Пробой газов исследуется с середины прошлого века, начиная с работ Ньюмена и Флетчера. В связи с успехами техники высоковольтных наносекундных импульсов в 60-е годы повышается интерес к наносекундным разрядам в газах.
В последние годы учеными прикладываются большие усилия, направленные на получение диффузного газового разряда без применения сторонних источников ионизации. Это стало возможным с появлением генераторов, вырабатывающих импульсы напряжения наносекундной длительности. В газоразрядном промежутке с неоднородным распределением электрического поля «острие-плоскость» из-за эмиссии с острийного электрода появляются электроны, которые ускоряются внешним электрическим полем и осуществляют ионизацию перед фронтом плазмы, что способствует формированию диффузного разряда без применения сторонних источников ионизации. Такие ускоренные электроны получили название убегающие. Однако из-за сложности измерений с субнаносекундным и пикосекундным временным разрешениям многие вопросы по формированию диффузных разрядов при повышенных давлениях в неоднородном электрическом поле требуют дополнительных исследований. Современная техника позволяет наблюдать, фиксировать и изучать быстротечные процессы, протекающие при формировании диффузного газового разряда. К этим процессам относятся: распространение волн ионизации, генерация электронного пучка, а также контракция разряда.
Диффузная разрядная плазма высокого давления в настоящее время применяется в различных технологиях [1,2]. С точки зрения физики газового разряда важно найти пороговые условия, при которых убегающие электроны могут влиять на формирование разряда. Поэтому изучение генерации пучков убегающих электронов при неоптимальных условиях, а также изучение их влияния на формирование диффузного разряда, является актуальным.
За все время изучения пучков убегающих электронов известны только несколько работ в которых регистрация быстрых электронов осуществляется коллектором в воздухе атмосферного давления при подаче импульсов напряжения с временем нарастания сотни наносекунд и более [3-5]. Однако на практике часто именно такие импульсы напряжения применяются в различных электрофизических установках. В работах [4,5] показано, что при пробое газоразрядного промежутка с неоднородным распределением электрического поля, на который подаются импульсы напряжения со временем нарастания 500 нс, зажигается диффузный разряд, при формировании которого генерируется пучок электронов с энергиями в десятки кэВ. Генерация убегающих электронов в таких условиях, а также формирование диффузного разряда не были изучены.
Как известно, напряжение пробоя, как и уровень перенапряжения, уменьшается с увеличением времени нарастания импульса напряжения, что приводит к увеличению времени формирования разряда. [6,7] При помощи современного метода высокоскоростной съемки (ICCD) ученые получают возможность исследовать различные стадии развития разряда, инициируемого убегающими электронами. В [8] была смоделирована эволюция стримера в неоднородном электрическом поле при подаче импульсов напряжения с отрицательной полярностью. Эта теоретическая модель помогла более детально рассмотреть, как физику процесса образования пучков быстрых электронов, так и диффузного газового разряда в целом.
Исследования диффузного газового разряда показали, что объёмная стадия наносекундного разряда в импульсно-периодическом режиме прерывается контракцией [9]. Под термином контракция понимается переход разряда из объемной стадии в искру. Это происходит вследствие формирования неустойчивостей в объеме плазмы и на поверхности электродов [10]. Контракция нарушает пространственную однородность плазмы и изменяет её параметры так, что она уже не является низкотемпературной и неравновесной. В результате плазма становится непригодной для осуществления целевого воздействия, а также препятствует получению как спонтанного, так и вынужденного излучения на переходах различных атомов и молекул. Кроме того, высокая температура плазмы может, например, нанести ущерб обрабатываемому объекту.
Контракция газового разряда ограничивает выходные характеристики газоразрядных источников света, газовых лазеров, плазмохимических, магнитогидродинамических установок. Для подавления этого явления осуществляют прокачку газа, которая снижает термическую неоднородность разряда и уменьшает время ухода заряженных частиц из разряда. В лазерах контракция разряда срывает когерентное излучение, а в других устройствах ухудшает эффективность технологических процессов.
В работе [11] рассматривается обновленная информация о достижениях в области исследования и взаимодействия низкотемпературной плазмы газового разряда атмосферного давления с жидкостью. Область применения данного направления науки довольно широкая, она включает в себя аналитическую химию, восстановление окружающей среды, синтез материала, обработку материала, химический синтез, стерилизация и медицинские применения. Большой спектр областей применения поставил перед учеными междисциплинарные научные вопросы, которые охватывают исследования взаимодействия плазмы с жидкостью, свойства и параметры неравновесной плазмы в целом.
Цель работы: Определить механизмы формирования газового разряда в неоднородном электрическом поле в условиях генерации убегающих электронов. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Провести обзор результатов исследований диффузного газового разряда в неоднородном электрическом поле для более детального понимания процесса и определения условий, необходимых для проведения экспериментального исследования.
2. Подготовить экспериментальную установку для исследования диффузного газового разряда, формируемого в промежутках «острие- плоскость».
3. Проведение экспериментальных исследований процессов и явлений, протекающих при пробое газа в неоднородном электрическом поле с момента возникновения начальных электронов и до контрагирования разряда методами высокоскоростной съёмки, а также посредством измерения основных параметром разряда - напряжения и тока.
Методы исследования:
В основе исследования лежат лабораторные эксперименты, выполненные с применением методов высокоскоростной съемки посредством ICCD камеры, имеющей минимальную длительность экспозиции 3 нс. Кроме того, осуществлялось осциллографирование электрических параметров разряда (напряжение, ток разряда, ток убегающих электронов).
Научные положения, выносимые на защиту:
1. При наносекундном разряде в промежутке типа «остриё-плоскость» длиной порядка 1 см, заполненном газами: Ar, N2, воздух при давлении 10-100 кПа и обеспечивающем перенапряжение на уровне не менее 300%, поперечные размеры стримера сопоставимы с межэлектродным расстоянием.
2. При наносекундном разряде в промежутке типа «остриё-плоскость» длиной порядка 1 см, заполненном воздухом при давлении 10-20 кПа, генерируются два пучка убегающих электронов, в которых энергия электронов первого пучка составляла не более 30 кэВ, а энергия электронов второго пучка не превышала 10 кэВ. При этом амплитуда и длительность импульса тока второго пучка убегающих электронов в 2¬
2,5 раз больше, чем первого.
3. При контрагировании диффузного разряда, формируемого посредством подачи импульсов напряжения амплитудой десятки киловольт и длительностью сотни наносекунд на промежуток типа «остриё- плоскость» длиной порядка 1 см, заполненный воздухом при атмосферном давлении, формируется периодическая структура (период 1-3 мм) из областей размером 1-3 мм с повышенной как минимум на порядок температурой относительно комнатной и энергией излучения относительно излучения плазмы диффузного разряда.
Достоверность:
Достоверность первого научного положения подтверждается совпадением с точностью до 10% поперечных размеров стримера, наблюдаемых в численном моделировании [12], выполненном для условий, близких к экспериментальным.
Достоверность второго научного положения подтверждается теоретическим исследованием, описанным в [8]. В этой работе представлены результаты моделирования, которые показали, что при высоких («100 кВ) напряжениях наблюдаются две вспышки быстрых электронов. Эти результаты качественно согласуются с регистрацией двух пучков убегающих электронов.
Достоверность третьего научного положения подтверждается воспроизводимостью результата близкого к 100% при многократном (~102) повторении эксперимента в одних и тех же условиях.
Новизна полученных результатов:
Применение методов высокоскоростной съемки при одновременном измерении тока, вызванного перераспределением электрического поля в зазоре при формировании плазмы, позволяет исследовать динамику формирования стримера.
Обнаружено, что генерация убегающих электронов в наносекундном газовом разряде в воздухе может происходить не только в предпробойной стадии разряда, но также на стадии горения (2018-2019 гг.)
Обнаружено, что в лабораторном наносекундном газовом разряде могут наблюдаться периодические плазменные структуры подобные чёточной молнии в атмосфере земли (2018 г).
Научная ценность:
Экспериментальный факт, отражённый в первом научном положении, позволяет верифицировать модели стримерного пробоя промежутков с неоднородным распределением напряжённости электрического поля.
Повторная генерация пучка убегающих электронов на стадии горения разряда, при которой распределение напряжённости электрического поля близко к однородному, позволяет оценивать критическую напряжённость электрического поля для убегания электронов.
Обнаружены условия горения разряда, при которых наблюдается формирование периодических плазменных структур, подобных четочной молнии, что позволяет в лабораторных условиях исследовать данное явления.
В последние годы учеными прикладываются большие усилия, направленные на получение диффузного газового разряда без применения сторонних источников ионизации. Это стало возможным с появлением генераторов, вырабатывающих импульсы напряжения наносекундной длительности. В газоразрядном промежутке с неоднородным распределением электрического поля «острие-плоскость» из-за эмиссии с острийного электрода появляются электроны, которые ускоряются внешним электрическим полем и осуществляют ионизацию перед фронтом плазмы, что способствует формированию диффузного разряда без применения сторонних источников ионизации. Такие ускоренные электроны получили название убегающие. Однако из-за сложности измерений с субнаносекундным и пикосекундным временным разрешениям многие вопросы по формированию диффузных разрядов при повышенных давлениях в неоднородном электрическом поле требуют дополнительных исследований. Современная техника позволяет наблюдать, фиксировать и изучать быстротечные процессы, протекающие при формировании диффузного газового разряда. К этим процессам относятся: распространение волн ионизации, генерация электронного пучка, а также контракция разряда.
Диффузная разрядная плазма высокого давления в настоящее время применяется в различных технологиях [1,2]. С точки зрения физики газового разряда важно найти пороговые условия, при которых убегающие электроны могут влиять на формирование разряда. Поэтому изучение генерации пучков убегающих электронов при неоптимальных условиях, а также изучение их влияния на формирование диффузного разряда, является актуальным.
За все время изучения пучков убегающих электронов известны только несколько работ в которых регистрация быстрых электронов осуществляется коллектором в воздухе атмосферного давления при подаче импульсов напряжения с временем нарастания сотни наносекунд и более [3-5]. Однако на практике часто именно такие импульсы напряжения применяются в различных электрофизических установках. В работах [4,5] показано, что при пробое газоразрядного промежутка с неоднородным распределением электрического поля, на который подаются импульсы напряжения со временем нарастания 500 нс, зажигается диффузный разряд, при формировании которого генерируется пучок электронов с энергиями в десятки кэВ. Генерация убегающих электронов в таких условиях, а также формирование диффузного разряда не были изучены.
Как известно, напряжение пробоя, как и уровень перенапряжения, уменьшается с увеличением времени нарастания импульса напряжения, что приводит к увеличению времени формирования разряда. [6,7] При помощи современного метода высокоскоростной съемки (ICCD) ученые получают возможность исследовать различные стадии развития разряда, инициируемого убегающими электронами. В [8] была смоделирована эволюция стримера в неоднородном электрическом поле при подаче импульсов напряжения с отрицательной полярностью. Эта теоретическая модель помогла более детально рассмотреть, как физику процесса образования пучков быстрых электронов, так и диффузного газового разряда в целом.
Исследования диффузного газового разряда показали, что объёмная стадия наносекундного разряда в импульсно-периодическом режиме прерывается контракцией [9]. Под термином контракция понимается переход разряда из объемной стадии в искру. Это происходит вследствие формирования неустойчивостей в объеме плазмы и на поверхности электродов [10]. Контракция нарушает пространственную однородность плазмы и изменяет её параметры так, что она уже не является низкотемпературной и неравновесной. В результате плазма становится непригодной для осуществления целевого воздействия, а также препятствует получению как спонтанного, так и вынужденного излучения на переходах различных атомов и молекул. Кроме того, высокая температура плазмы может, например, нанести ущерб обрабатываемому объекту.
Контракция газового разряда ограничивает выходные характеристики газоразрядных источников света, газовых лазеров, плазмохимических, магнитогидродинамических установок. Для подавления этого явления осуществляют прокачку газа, которая снижает термическую неоднородность разряда и уменьшает время ухода заряженных частиц из разряда. В лазерах контракция разряда срывает когерентное излучение, а в других устройствах ухудшает эффективность технологических процессов.
В работе [11] рассматривается обновленная информация о достижениях в области исследования и взаимодействия низкотемпературной плазмы газового разряда атмосферного давления с жидкостью. Область применения данного направления науки довольно широкая, она включает в себя аналитическую химию, восстановление окружающей среды, синтез материала, обработку материала, химический синтез, стерилизация и медицинские применения. Большой спектр областей применения поставил перед учеными междисциплинарные научные вопросы, которые охватывают исследования взаимодействия плазмы с жидкостью, свойства и параметры неравновесной плазмы в целом.
Цель работы: Определить механизмы формирования газового разряда в неоднородном электрическом поле в условиях генерации убегающих электронов. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Провести обзор результатов исследований диффузного газового разряда в неоднородном электрическом поле для более детального понимания процесса и определения условий, необходимых для проведения экспериментального исследования.
2. Подготовить экспериментальную установку для исследования диффузного газового разряда, формируемого в промежутках «острие- плоскость».
3. Проведение экспериментальных исследований процессов и явлений, протекающих при пробое газа в неоднородном электрическом поле с момента возникновения начальных электронов и до контрагирования разряда методами высокоскоростной съёмки, а также посредством измерения основных параметром разряда - напряжения и тока.
Методы исследования:
В основе исследования лежат лабораторные эксперименты, выполненные с применением методов высокоскоростной съемки посредством ICCD камеры, имеющей минимальную длительность экспозиции 3 нс. Кроме того, осуществлялось осциллографирование электрических параметров разряда (напряжение, ток разряда, ток убегающих электронов).
Научные положения, выносимые на защиту:
1. При наносекундном разряде в промежутке типа «остриё-плоскость» длиной порядка 1 см, заполненном газами: Ar, N2, воздух при давлении 10-100 кПа и обеспечивающем перенапряжение на уровне не менее 300%, поперечные размеры стримера сопоставимы с межэлектродным расстоянием.
2. При наносекундном разряде в промежутке типа «остриё-плоскость» длиной порядка 1 см, заполненном воздухом при давлении 10-20 кПа, генерируются два пучка убегающих электронов, в которых энергия электронов первого пучка составляла не более 30 кэВ, а энергия электронов второго пучка не превышала 10 кэВ. При этом амплитуда и длительность импульса тока второго пучка убегающих электронов в 2¬
2,5 раз больше, чем первого.
3. При контрагировании диффузного разряда, формируемого посредством подачи импульсов напряжения амплитудой десятки киловольт и длительностью сотни наносекунд на промежуток типа «остриё- плоскость» длиной порядка 1 см, заполненный воздухом при атмосферном давлении, формируется периодическая структура (период 1-3 мм) из областей размером 1-3 мм с повышенной как минимум на порядок температурой относительно комнатной и энергией излучения относительно излучения плазмы диффузного разряда.
Достоверность:
Достоверность первого научного положения подтверждается совпадением с точностью до 10% поперечных размеров стримера, наблюдаемых в численном моделировании [12], выполненном для условий, близких к экспериментальным.
Достоверность второго научного положения подтверждается теоретическим исследованием, описанным в [8]. В этой работе представлены результаты моделирования, которые показали, что при высоких («100 кВ) напряжениях наблюдаются две вспышки быстрых электронов. Эти результаты качественно согласуются с регистрацией двух пучков убегающих электронов.
Достоверность третьего научного положения подтверждается воспроизводимостью результата близкого к 100% при многократном (~102) повторении эксперимента в одних и тех же условиях.
Новизна полученных результатов:
Применение методов высокоскоростной съемки при одновременном измерении тока, вызванного перераспределением электрического поля в зазоре при формировании плазмы, позволяет исследовать динамику формирования стримера.
Обнаружено, что генерация убегающих электронов в наносекундном газовом разряде в воздухе может происходить не только в предпробойной стадии разряда, но также на стадии горения (2018-2019 гг.)
Обнаружено, что в лабораторном наносекундном газовом разряде могут наблюдаться периодические плазменные структуры подобные чёточной молнии в атмосфере земли (2018 г).
Научная ценность:
Экспериментальный факт, отражённый в первом научном положении, позволяет верифицировать модели стримерного пробоя промежутков с неоднородным распределением напряжённости электрического поля.
Повторная генерация пучка убегающих электронов на стадии горения разряда, при которой распределение напряжённости электрического поля близко к однородному, позволяет оценивать критическую напряжённость электрического поля для убегания электронов.
Обнаружены условия горения разряда, при которых наблюдается формирование периодических плазменных структур, подобных четочной молнии, что позволяет в лабораторных условиях исследовать данное явления.
В рамках исследования диффузного газового разряда в неоднородном электрическом поле, был проведен обзор литературы по методам исследования и теоретическим моделям образования разрядной плазмы в воздухе атмосферного давления. Также был проведен ряд экспериментов направленных на изучение свойств и процессов, протекающих в диффузном газовом разряде на всех стадиях его развития. Экспериментальные исследования, проведенные методом высокоскоростной съемки, позволили изучить пространственную структуру диффузного разряда в предпробойной стадии и на этапе его контракции.
Эксперимент, проведенный с целью изучения пространственной структуры стримера (волны ионизации) показал, что при подаче импульсов напряжения с наносекундной длительностью в газоразрядном промежутке с геометрией «острие-плоскость» в диапазоне давлений от 12,5 до 400 кПа формируется диффузный разряд. Также было обнаружено, что в промежутке длинной 3 мм плазма формируется на расстоянии 1 мм от электрода имеющего малый радиус кривизны. По мере дальнейшего продвижения волны ионизации к плоскому электроду заполнение промежутка плазмой происходит во всех направлениях и на момент касания анода стримером его поперечные размеры становятся сопоставимы с межэлектродным расстоянием. С повышением давления наблюдалось смещение зоны инициирования плазмы к вершине острийного электрода и уменьшение поперечного размера стримера.
Следующим этапом исследования диффузного газового разряда было провидение эксперимента в рамках изучения генерации пучков убегающих электронов. Результаты эксперимента показали, что при подаче на газоразрядный промежуток с неоднородным распределением электрического поля высоковольтных импульсов напряжения с временем нарастания 200 нс образуется стример с большими поперечными размерами. После того как стример достиг противоположного электрода зажигается диффузный разряд инициируемый пучком убегающих электронов. В исследуемом диапазоне давлений (12,5-100 кПа) регистрировался субнаносекундный пучок (120-140 пс) убегающих электронов. При давлении воздуха 12,5 кПа были зарегистрированы два пучка убегающих электронов, где длительность второго была больше первого и составляла 300 пс. Амплитуда тока второго электронного пучка превышала амплитуду первого в 2-2,5 раза. Также методом замены фильтров перед коллектором были определены энергии электронных пучков, где энергия первого пучка убегающих электронов была больше 10 кэВ, но меньше 30 кэВ, а энергия второго пучка не превышала и 10 кэВ.
Диффузный разряд в некоторых условия склонен к контракции. В силу этого было проведено экспериментальное исследование пространственной структуры диффузного разряда перешедшего в искровую форму. Результаты эксперимента показали, что переход от диффузной формы разряда к искре происходит ступенчато. Было обнаружено, что контракция начинается с катодного пятна острийного электрода, и постепенно продвигаясь к плоскому электроду, встречается с катодонаправленным искровым каналом, который в свою очередь берёт начало с анодного пятна плоского электрода. Причиной контракции, по всей видимости, является образование тепловых неустойчивостей в плазме столба, что подтверждается высокой температурой искрового канала. Также в ходе эксперимента было замечено, что в некоторых снимках сделанных ICCD-камерой наблюдается пространственная структура искры, состоящая из сферических образований, число которых вирируется от импульса к импульсу от 3 до 10. После детального рассмотрения полученных снимков, была проведена аналогия с редким и мало изученным природным явлением «четочная молния» структура которого схожа с искрой, полученной при контракции объемного разряда. Данные наблюдения требуют дополнительного исследования и подробного физического описания.
Эксперимент, проведенный с целью изучения пространственной структуры стримера (волны ионизации) показал, что при подаче импульсов напряжения с наносекундной длительностью в газоразрядном промежутке с геометрией «острие-плоскость» в диапазоне давлений от 12,5 до 400 кПа формируется диффузный разряд. Также было обнаружено, что в промежутке длинной 3 мм плазма формируется на расстоянии 1 мм от электрода имеющего малый радиус кривизны. По мере дальнейшего продвижения волны ионизации к плоскому электроду заполнение промежутка плазмой происходит во всех направлениях и на момент касания анода стримером его поперечные размеры становятся сопоставимы с межэлектродным расстоянием. С повышением давления наблюдалось смещение зоны инициирования плазмы к вершине острийного электрода и уменьшение поперечного размера стримера.
Следующим этапом исследования диффузного газового разряда было провидение эксперимента в рамках изучения генерации пучков убегающих электронов. Результаты эксперимента показали, что при подаче на газоразрядный промежуток с неоднородным распределением электрического поля высоковольтных импульсов напряжения с временем нарастания 200 нс образуется стример с большими поперечными размерами. После того как стример достиг противоположного электрода зажигается диффузный разряд инициируемый пучком убегающих электронов. В исследуемом диапазоне давлений (12,5-100 кПа) регистрировался субнаносекундный пучок (120-140 пс) убегающих электронов. При давлении воздуха 12,5 кПа были зарегистрированы два пучка убегающих электронов, где длительность второго была больше первого и составляла 300 пс. Амплитуда тока второго электронного пучка превышала амплитуду первого в 2-2,5 раза. Также методом замены фильтров перед коллектором были определены энергии электронных пучков, где энергия первого пучка убегающих электронов была больше 10 кэВ, но меньше 30 кэВ, а энергия второго пучка не превышала и 10 кэВ.
Диффузный разряд в некоторых условия склонен к контракции. В силу этого было проведено экспериментальное исследование пространственной структуры диффузного разряда перешедшего в искровую форму. Результаты эксперимента показали, что переход от диффузной формы разряда к искре происходит ступенчато. Было обнаружено, что контракция начинается с катодного пятна острийного электрода, и постепенно продвигаясь к плоскому электроду, встречается с катодонаправленным искровым каналом, который в свою очередь берёт начало с анодного пятна плоского электрода. Причиной контракции, по всей видимости, является образование тепловых неустойчивостей в плазме столба, что подтверждается высокой температурой искрового канала. Также в ходе эксперимента было замечено, что в некоторых снимках сделанных ICCD-камерой наблюдается пространственная структура искры, состоящая из сферических образований, число которых вирируется от импульса к импульсу от 3 до 10. После детального рассмотрения полученных снимков, была проведена аналогия с редким и мало изученным природным явлением «четочная молния» структура которого схожа с искрой, полученной при контракции объемного разряда. Данные наблюдения требуют дополнительного исследования и подробного физического описания.
