Anode curvature influence on characteristics of negative corona discharge under Trichel pulsed mode

Experimental investigations of electrodynamics characteristics of negative corona discharge in air under Trichel pulsed mode are presented. The influence of anode dimensions and curvature on discharge current parameters in strongly non-uniform electric field was studied. It was shown that at the same conditions the decreasing of anode curvature causes the increasing of current pulses frequency. At the same time the parameters of Trichel pulses remain constant for different anode curvatures. The increasing of average discharge current value under decreasing of anode curvature also observed. It is necessary to note that the variation of anode dimensions has a proportional action on current pulses frequency; however it is observed only in a certain range of the applied voltage.Представлено результати експериментальних досліджень електродинамічних характеристик негативної корони у повітрі в режимі імпульсів Тричела. Виявлено вплив кривизни аноду на чистоту токових імпульсів. Було встановлено,що при зменшенні кривизни аноду частота токових імпульсів зростає, в той же час характеристики окремих токових імпульсів Тричела залишаються незмінними. Треба підкреслити, що зміна частоти токових імпульсів відбувається пропорційно зміні розмірів аноду, але лише у деякому діапазоні напруг на розрядному проміжку.Представлены результаты экспериментальных исследований электродинамических характеристик отрицательной короны в воздухе в режиме импульсов Тричела. Показано влияние кривизны анода на чистоту следования токовых импульсов. В частности, было установлено, что при уменьшении кривизны анода частота следования токовых импульсов увеличеваеться, при этом характеристики отдельных токовых импульсов Тричела остаются неизменными. Следует отметить, что изменение частоты токовых импульсов происходит пропорционально изменению размеров анода, но только в некотором диапазоне напряжений на разрядном промежутке

Gas temperature measurement in the active zone of streamer discharge under different applied voltages

The experimental results on the gas temperature measurement in the active zone of streamer discharge in air at the atmospheric pressure are presented. The gas temperature value was obtained by the optical method for measuring the relative intensity of the rotational lines for the radiation of the second positive (II⁺) system of molecular nitrogen, transition bands (C₃ПU(0) →B-₃Пg(0)). It was found that in discharge gap d = 8 mm, depending on the applied voltage (in the range of 6.1…7.8 kV with a step of 0.2 kV), the gas temperature varied from 609 to 739 K. The unevenness of the gas temperature change in the active zone of discharge with the increase in the applied voltage is shown. This may be related to the possible changes in the rotational state of nitrogen molecules upon excitation of their electronic state by electrons.Представлені результати експериментальних досліджень температури газу в генераційній зоні стримерного розряду в повітрі при атмосферному тиску. Температура газу визначалася оптичним методом по виміру відносної інтенсивності ліній обертальної структури випромінювання другої позитивної (II⁺) системи молекулярного азоту, смуги переходу (C₃ПU(0) →B₃Пg(0)). Встановлено, що при міжелектродній відстані d = 8 мм, залежно від напруги, прикладеної до розрядного проміжку (у діапазоні 6,1…7,8кВ з кроком 0,2 кВ), температура газу змінюється в межах від 609 до 739 К. Показана нерівномірність зміни температури газу в генераційній зоні розряду зі збільшенням прикладеної напруги. Це може бути пов'язано з можливими змінами обертального стану молекул азоту при збудженні їх електронного стану.Представлены результаты экспериментальных исследований температуры газа в генерационной зоне стримерного разряда в воздухе при атмосферном давлении. Температура газа определялась оптическим методом по измерению относительной интенсивности линий вращательной структуры излучения второй положительной (II⁺) системы молекулярного азота, полосы перехода (C₃ПU(0) →B₃Пg(0)). Установлено, что при межэлектродном расстоянии d = 8 мм, в зависимости от напряжения, приложенного к разрядному промежутку (в диапазоне 6,1…7,8 кВ с шагом 0,2 кВ), температура газа изменяется в пределах от 609 до 739 K. Показана неравномерность изменения температуры газа в генерационной зоне разряда с увеличением приложенного напряжения. Это может быть связано с возможными изменениями вращательного состояния молекул азота при возбуждении их электронного состояния

Emission spectra and current characteristics of negative corona discharge in an electrode system with liquid anode

Experimental study of emission spectra and current characteristics of negative corona discharge over the surface of aqueous salt solutions have been carried out. The radiation spectra from the active zone of the discharge in the wavelength range 200…600 nm were obtained and identified. It was found that most of the spectral lines correspond to the lines of second positive system of molecular nitrogen. The spectral lines of the nitrogen ion N₂⁺ and the lines corresponding to the emission of the OH radical in the UV spectral region are also observed.Current-voltage characteristics of the discharge were obtained at the non-stationary and diffuse stages of the discharge. It was shown that obtained current-voltage characteristics are in good agreement with the results of theoretical calculations using the Townsend expression.Проведені експериментальні дослідження спектрів випромінювання та струмових характеристик негати- вного коронного розряду над поверхнею водних розчинів солей. Зареєстровані та ідентифіковані спектри випромінювання з генераційної зони розряду в діапазоні довжин хвиль 200…600 нм. Встановлено, що біль- шість спектральних ліній відповідає лініям спектрів випромінювання 2-ї позитивної системи молекулярного азоту. Спостерігаються лінії молекулярного іона азоту, і лінії, що відповідають випромінюванню гідрокси- льного радикала ОН в УФ-області спектрa. Зареєстровані ВАХ розряду в нестаціонарній і дифузній стадіях горіння. Показана хороша відповідність ВАХ результатам теоретичного розрахунку за формулою Таунсен- да.Проведены экспериментальные исследования спектров излучения и токовых характеристик отрицательного коронного разряда над поверхностью водных растворов солей. Зарегистрированы и идентифицированы спектры излучения из генерационной зоны разряда в диапазоне длин волн 200…600 нм. Установлено, что большинство спектральных линий соответствуeт линиям спектров излучения 2-й положительной системы молекулярного азота. Наблюдаются линии молекулярного иона азота и линии, соответствующие излучению гидроксильного радикала ОН в УФ-части спектра. Зарегистрированы ВАХ разряда в нестационарной и диффузной стадиях горения. Показано хорошее соответствие ВАХ результатам теоретического расчета по формуле Таунсенда

Distribution of the gas temperature in streamer discharge in air

The temperature of nitrogen molecules in streamer discharge in point-to-plane electrode system was determined by using optical emission spectroscopy. The emission spectra of streamer discharge in air, in a wavelengths range 300…400 nm, were studied. The electronic-vibrational-rotational structure of (0-0) – band emission spectrum of N2+ nitrogen system (C3Πu-B3Πg transitions) was analyzed for different points along streamer propagation in discharge gap. The gas temperature was calculated on the basis of measurements of relative intensities in the rotational structure of the spectra. It was shown that gas temperature in the discharge gap varies in the range of 380…730 K. It was noted that for different discharge conditions the gas temperature in vicinity of the anode and cathode area is higher than in the central part of the discharge gap.Проведены исследования катодонаправленного стримера в режиме замыкания им разрядного промежутка без перехода в искровой пробой. Зарегистрированы спектры излучения второй положительной системы азота в диапазоне длин волн 300…400 нм в воздухе. С помощью анализа вращательной структуры спектра азота определена вращательная температура молекул азота в разных участках ( с шагом 1 мм ) разрядного промежутка. Показано, что вращательные температуры газа на игольчатом аноде и плоском катоде превышают температуру газа в середине разрядного промежутка. Проведены оценки и определена взаимосвязь между вращательной температурой молекул азота и температурой газа.Проведено дослідження катодоспрямованого стримера в режимі замикання їм розрядного проміжку без переходу в іскровий пробій. Зареєстровано спектри випромінювання другої позитивної системи азоту в діапазоні довжин хвиль 300…400 нм у повітрі. За допомогою аналізу обертальної структури спектра азоту визначена обертальна температура молекул азоту в різних ділянках ( з кроком 1 мм ) розрядного проміжку. Показано, що обертальні температури газу на голчастому аноді і плоскому катоді перевищують температуру газу в середині розрядного проміжку. Проведено оцінки і визначено взаємозв'язок між обертальною температурою молекул азоту і температурою газу

Streamer mode of positive corona

One cycle of quasi-periodic streamer mode of positive corona at constant voltage is considered. The calculation results for the streamer propagation at a voltage near to threshold of the streamer mode and for the stage of partial release of the gap from the ions are presented. The simplified model of ionization development near the anode before the start of the next streamer is considered and it is estimated the ionized space size, from which the streamer propagation begins.Розглянуто один цикл квазіперіодичного стримерного режиму позитивної корони при постійній напрузі. Наведено результати розрахунків для поширення стримера при напрузі, близькій до порогу стримерного режиму, та для стадії часткового звільнення проміжку від іонів. Розглянуто спрощену модель розвитку іонізації поблизу анода перед стартом наступного стримера, та зроблено оцінку розміру іонізованого простору, від якого починається поширення стримера.Рассмотрен один цикл квазипериодического стримерного режима положительной короны при постоянном напряжении. Приведены результаты расчетов для распространения стримера при напряжении, близком к порогу стримерного режима, и для стадии частичного освобождения промежутка от ионов. Рассмотрена упрощенная модель развития ионизации вблизи анода перед стартом следующего стримера, и сделана оценка размера ионизованного пространства, от которого начинается распространение стримера

Low pressure discharge induced by microwaves with stochastically jumping phase

We study the gas discharge, initiated by microwave radiation with stochastically jumping phase (MWJP) in a coaxial waveguide in the optimal mode of the beam-plasma generator. In this paper we experimentally examine optical characteristics of the discharge plasma in a wide range of air pressure. The conditions of a microwave discharge ignition, its stable maintenance in air by MWJP, and the pressure range at which required power is minimal are found.Представлены результаты изучения газового разряда, инициированного микроволновым излучением со стохастически прыгающей фазой (МВИСПФ) в коаксиальном волноводе в оптимальном режиме работы пучково-плазменного генератора. Экспериментально исследованы оптические характеристики плазмы разряда в широком диапазоне давлений воздуха. Найдены условия зажигания и стабильного поддержания разряда в воздухе МВИСПФ, в которых требуемая мощность минимальна.Наведені результати вивчення газового розряду, що ініційований мікрохвильовим випроміненням зі стохастично стрибаючою фазою (МХВССФ) у коаксіальному хвилеводі в оптимальному режимі роботи пучково-плазмового генератора. Експериментально досліджені оптичні характеристики плазми розряду в широкому діапазоні тисків повітря. Знайдено умови запалювання та стабільного підтримання розряду в повітрі МХВССФ, в яких потрібна потужність мінімальна

Measurement of direct photon emission in K+→π+π0γK^+ \to \pi^+ \pi^0 \gamma decay using stopped positive kaons

The radiative decay $K^+ \to \pi^+ \pi^0 \gamma$ ($K_{\pi 2 \gamma}$) has been measured with stopped positive kaons. A $K_{\pi 2 \gamma}$ sample containing 4k events was analyzed, and the $K_{\pi 2 \gamma}$ branching ratio of the direct photon emission process was determined to be $[6.1\pm2.5({\rm stat})\pm1.9({\rm syst})]\times 10^{-6}$. No interference pattern with internal bremsstrahlung was observed.Comment: 12 pages, 6 figures, 2 tables, to be published in Phys. Lett.

Search for Heavy Neutrino in K->mu nu_h(nu_h-> nu gamma) Decay at ISTRA+ Setup

Heavy neutrino nu_h with m_h < 300MeV/c^2 can be effectively searched for in kaon decays. We put upper limits on mixing matrix element |U_mu_h}|^2 for radiatively decaying nu_h from K->mu nu_h (nu_h -> nu gamma) decay chain in the following parameter region: 30MeV/c^2 < m_h < 80MeV/c^2; 10^{-11}sec < tau_h < 10^{-9}sec. For the whole region |U_{mu h}|^2 < 5 x 10^{-5} for Majorana type of nu_h and | U_{\mu h}|^2 < 8 x 10^{-5} for the Dirac case.Comment: Published in Phys. Lett.

Мeasurement of rotational temperature of molecular nitrogen in the anode area of negative corona in air under Тrichel pulse mode

Experimental results of investigations of emission spectra of the second positive system of molecular nitrogen from the anode area of negative corona discharge in air are presented. In the Trichel pulse mode, the radiation intensity distribution in the electronic-vibrational-rotational С³ Пu(0)-В₃Пg(0) transitions of molecular nitrogen is analyzed. Based on the analysis of the rotational structure of the spectral lines, taking into account the Boltzmann distribution of the rotational levels population, the rotational temperature (~ 470 K) of the molecular nitrogen in the anode area is determined. A theoretical calculation of emission spectra of the R-branch rotational lines is carried outНаведено результати експериментальних досліджень спектрів випромінювання другої позитивної системи молекулярного азоту з прианодної області негативної корони в повітрі в режимі імпульсів Тричела. Проаналізовано розподіл інтенсивності випромінювання в електронно-коливально-обертальних переходах С³ Пu(0)-В₃Пg(0) молекулярного азоту. На основі аналізу обертальної структури спектральних ліній, з урахуванням больцманівського розподілу заселеності обертальних рівнів, визначена обертальна температура молекул азоту (~470 K) у прианодній області розряду. Проведено теоретичний розрахунок спектрів випромінювання обертальних ліній R-гілки обертальної структури спектра.Приведены результаты экспериментальных исследований спектров излучения второй положительной системы молекулярного азота из прианодной области отрицательной короны в воздухе в режиме импульсов Тричела. Проанализировано распределение интенсивности излучения в электронно-колебательновращательных переходах С³ Пu(0)-В₃Пg(0) молекулярного азота. На основе анализа вращательной структуры спектральных линий, с учетом больцмановского распределения заселенности вращательных уровней, определена вращательная температура молекул азота (~470 K) в прианодной области разряда. Проведен теоретический расчет спектров излучения вращательных линий R-ветви вращательной структуры спектра

Нeating of plasmas by microwave radiation with stochastic jumpphase

The purpose of our paper is to determine the conditions for the creation of an energy-efficient light source initiated by microwave radiation with stochastic jumping phase (MWRSJP).It is shown, to create an effective discharge, which initiated by means of radiation with a jumping along phase, expediently to operate only at pressures nearby to the left part of breakdown curve. Because at the increasing of pressure the losses of energy are increased on elastic and non-elastic collisions, that reduces efficiency of discharge. Authors measured a plasma density in low pressure discharge initiated by a microwave radiation with the jumps of phase with help developing the original technique of the use the double probes of Langmuir, separate source of direct-current, high-frequency transformers, digital oscilloscope and least-squares method for treatment of signals, using the special type of function of regression.Головною метою наших досліджень є визначення умов створення енергоефективного джерела світла, ініційованого мікрохвильовим випромінюванням зі стохастичними стрибками фази. Показано, що для створення ефективного розряду, ініційованого за допомогою випромінювання зі стрибками фази, доцільно працювати тільки при тисках поряд з лівою ділянкою кривої пробою. Тому що при зростанні тиску втрати енергії збільшуються на пружних та непружних зіткненнях, що знижує ефективність розряду. Автори виміряли густину плазми в умовах розряду низького тиску, ініційованого НВЧ-випромінюванням зі стрибками фази, за допомогою розробки оригінальної методики використання подвійних зондів Ленгмюра, автономного джерела постійного струму, високочастотних трансформаторів, цифрового осцилографа та методу найменших квадратів для обробки сигналів, застосовуючи спеціальний тип функції регресії.Главной целью наших исследований является определение условий для создания энергоэффективного источника света, инициируемого микроволновым излучением со стохастическими скачками фазы. Показано, что для создания эффективного разряда, инициированного с помощью излучения с прыжками фазы, целесообразно работать только при давлениях рядом с левой частью кривой пробоя. Потому что при возрастании давления потери энергии увеличиваются на упругих и неупругих столкновениях, что снижает эффективность разряда. Авторы измеряли плотность плазмы в условиях разряда низкого давления, инициированного СВЧ-излучением со скачками фазы, при помощи разработки оригинальной методики использования двойных зондов Ленгмюра, автономного источника постоянного тока, высокочастотных трансформаторов, цифрового осциллографа и метода наименьших квадратов для обработки сигналов, используя специальный тип функции регрессии