Влияние нагрева газа на распад плазмы с гидратированными ионами после высоковольтного наносекундного разряда

Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 7. С. 661–670.

Попов М. А., Анохин Е. М., Кочетов И. В., Стариковский А. Ю., Александров Н. Л.

Выполнено экспериментальное и теоретическое исследование распада плазмы в послесвечении высоковольтного наносекундного разряда в газообразных смесях Н2О : О2 при температурах от 300 до 600 К и давлениях от 2 до 6 Торр. С помощью СВЧ-интерферометра исследована динамика изменения плотности электронов при распаде плазмы в диапазоне от 2 × 1012 до 1011 см–3. Из обработки экспериментальных данных получены эффективные коэффициенты электрон-ионной рекомбинации. Эти коэффициенты существенно превышали коэффициенты рекомбинации для простых ионов, увеличивались со временем и с давлением при распаде плазмы и уменьшались при нагреве газа. В рамках нульмерного приближения выполнено численное моделирование кинетики распада плазмы в смесях Н2О : О2 с учетом их нагрева и изменения ионного состава плазмы в послесвечении разряда. Расчеты показали, что полученные в эксперименте закономерности связаны с образованием в послесвечении разряда гидратированных ионов, рекомбинация с которыми более эффективна, чем с простыми молекулярными ионами. Из анализа результатов расчетов сделан вывод о том, что влияние нагрева газа на распад плазмы определяется, прежде всего, замедлением образования сложных гидратированных ионов и в меньшей степени – уменьшением коэффициентов рекомбинации электронов с конкретными ионами.

Ключевые слова: plasma decay, hydrated positive ions, nanosecond discharge, распад плазмы, гидратированные положительные ионы, наносекундный разряд