Formation of directed plasma jets during the combustion of a high-current vacuum-arc discharge

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper describes a method for generating aluminum and hydrogen plasma jets. It illustrates the formation mechanism of extended plasma structures produced during the combustion of a high-current vacuum-arc discharge. The current-carrying plasma front is shown to propagate at different velocities for aluminum plasma and hydrogen plasma. The hydrogen plasma has a substantially higher initial velocity (about 30 cm/μs) compared to the aluminum plasma (about 10 cm/μs). It is shown that the bulk velocity of the hydrogen plasma jet is about 9 cm/μs. It was proven by means of spectral diagnostics that the hydrogen plasma jet is indeed composed mainly of hydrogen.

About the authors

A. G. Rousskikh

Institute of High Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: russ@ovpe2.hcei.tsc.ru
Russian Federation, Tomsk, 634055

A. S. Zhigalin

Institute of High Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: russ@ovpe2.hcei.tsc.ru
Russian Federation, Tomsk, 634055

V. I. Oreshkin

Institute of High Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: russ@ovpe2.hcei.tsc.ru
Russian Federation, Tomsk, 634055

N. A. Labetskayа

Institute of High Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: russ@ovpe2.hcei.tsc.ru
Russian Federation, Tomsk, 634055

A. M. Kuzminykh

Institute of High Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: russ@ovpe2.hcei.tsc.ru
Russian Federation, Tomsk, 634055

References

  1. Reipurth Bo, Heathcote S., Morse J., Hartigan P., Bally J. // Astron. J. 2002. V. 123. P. 362. doi: 10.1086/324738.
  2. Урвачев Е.М., Лосева Т.В., Ляхов А.Н., Зецер Ю.И. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 1118. doi: 10.31857/S0367292123601145.
  3. Lebedev S.V., Frank A., Ryutov D.D. // Rev. Modern Phys. 2019. V. 91. P. 025002. doi: 10.1103/RevModPhys.91.025002.
  4. Александров В.В., Баско М.М., Браницкий А.В., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Митрофанов К.Н., Олейник Г.М., Сасоров П.В., Фролов И.Н. // Физика плазмы. 2021. T. 47. С. 613. doi: 10.31857/S0367292121070039.
  5. Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Смирнов В.П., Александров В.В., Олейник Г.М., Орешкин В.И., Фролов И.Н., Лаухин Я.Н., Грибов А.Н., Самохин А.А., Сасоров П.В., Митрофанов К.Н., Медовщиков С.Ф., Хищенко К.В., Рупасов А.А., Болховитинов Е.А. // Физика плазмы. 2011. Т. 37. С. 11.
  6. Cherdizov R.K., Fursov F.I., Kokshenev V.A., Kurmaev N.E., Labetsky A.Yu., Ratakhin N.A., Shishlov A.V., Cikhardt J., Cikhardtova B., Klir D., Kravarik J., Kubes P., Rezac K., Dudkin G.N., Garapatsky A.A., Padalko V.N., Varlachev V.A. // J. Phys.: Conf. Series. 2017. V. 830. P. 012017. doi: 10.1088/1742-6596/830/1/012017.
  7. Kalinin Yu.G. // Plasma Phys. Reps. 2003. V. 29. P. 571. doi: 10.1134/1.1592556.
  8. Haines M.G., Lebedev S.V., Chittenden J.P., Beg F.N., Bland S.N., Dangor A.E. // Phys. Plasmas. 2000. V. 7. P. 1672. doi: 10.1063/1.874047.
  9. Shishlov A.V., Baksht R.B., Chaikovsky S.A., Fedunin A.V., Fursov F.I., Kovalchuk B.M., Kokshenev V.A., Kurmaev N.E., Labetsky A.Yu., Oreshkin V.I., Rousskikh A.G., Zhidkova N.A., Lassalle F., Bayol F., Mangeant C. // IEEE Transac. Plasma Sci. 2007. V. 35. P. 592. doi: 10.1109/TPS.2007.896776.
  10. Coleman P.L., Apruzese J.P., Velikovich A.L., Thornhill J., Davis J., Coverdale C.A., Levine J.S., Failor B., Sze H., Banister J. // IEEE Transac. Plasma Sci. 2007. V. 35. P. 31. doi: 10.1109/TPS.2006.889273.
  11. Giuliani J.L., Commisso R.J. // IEEE Transac. Plasma Sci. 2015. V. 43. P. 2385. doi: 10.1109/TPS.2015.2451157.
  12. Gardiner T.A., Frank A., Blackman E.G., Lebedev S.V., Chittenden J.P., Ampleford D., Bland S.N., Ciardi A., Sherlock M., Haines M.G. // Astrophys. Space Sci. 2003. V. 287. P. 69. doi: 10.1023/B:ASTR.0000006202.93195.e3.
  13. Suzuki-Vidal F., Lebedev S.V., Ciardi A., Bland S.N., Chittenden J.P., Hall G.N., Harvey-Thompson A., Marocchino A., Ning C., Stehle C., Frank A., Blackman E.G., Bott S.C., Ray T. // Astrophys. Space Sci. 2009. V. 322. P. 1. doi: 10.1007/s10509-009-9981-1.
  14. Gourdain P.A., Blesener I.C., Greenly J.B., Hammer D.A., Knapp P.F., Kusse B.R., Schrafel P.C. // Phys. Plasmas. 2010. V. 17. P. 012706. doi: 10.1063/1.3292653.
  15. Митрофанов К.Н., Ананьев С.С., Войтенко Д.А., Крауз В.И., Астапенко Г.И., Марколия А.И., Мялтон В.В. // Астрономич. ж. 2017. Т. 94. С. 762. doi: 10.7868/S0004629917080084.
  16. Полухин С.Н., Никулин В.Я., Силин П.В. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 328. doi: 10.31857/S0367292122040114.
  17. Бескин В.С., Крауз В.И., Ламзин С.А. // УФН. 2023. Т. 193. С. 327. doi: 10.3367/UFNr.2021.12.039130.
  18. Лосева Т.В., Косарев И.Б., Поклад Ю.В., Ляхов А.Н., Зецер Ю.И., Урвачев Е.М. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 956. doi: 10.31857/S0367292122600583.
  19. Rousskikh A.G., Artyomov A.P., Zhigalin A.S., Fedunin A.V., Oreshkin V.I. // IEEE Transac. Plasma Sci. 2018. V. 46. P. 3487. doi: 10.1109/TPS.2018.2849205.
  20. Rousskikh A.G., Zhigalin A.S., Oreshkin V.I., Chaikovsky S.A., Labetskaya N.A., Baksht R.B. // Physics of Plasmas. 2011. V. 18. P. 092707. doi: 10.1063/1.3640535.
  21. Русских А.Г., Бакшт Р.Б., Жигалин А.С., Орешкин В.И., Чайковский С.А., Лабецкая Н.А. // Физика плазмы. 2012. Т. 38. С. 651.
  22. Baksht R.B., Rоusskikh A.G., Zhigalin A.S., Oreshkin V.I. // IEEE Transac. Plasma Sci. 2013. V. 41. P. 182. doi: 10.1109/TPS.2012.2230453.
  23. Русских А.Г., Жигалин А.С., Бакшт Р.Б., Лабецкая Н.А., Чайковский С.А., Лазарь А.П. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2014. Т. 57. С. 255.
  24. Русских А.Г., Жигалин А.С., Орешкин В.И., Чайковский С.А., Бакшт Р.Б., Земсков Ю.А. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2014. Т. 57. С. 234.
  25. Русских А.Г., Жигалин А.С., Орешкин В.И. // ЖТФ. 2016. Т. 86. С.37.
  26. Artyomov A.P., Rousskikh A.G., Fedunin A.V., Chaikovsky S.A., Zhigalin A.S., Oreshkin V.I. // IOP Conf. Series: J. Phys. 2017. V. 1830. P. 0012038. doi: 10.1088/1742-6596/830/1/012038.
  27. Русских А.Г., Федюнин А.В., Артёмов А.П., Жигалин А.С., Орешкин В.И. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2018. Т. 61. С. 57.
  28. Rousskikh A.G., Fedyunin A.V., Artyomov A.P., Zhigalin A.S., Oreshkin V.I. // Current Appl. Phys. 2019. V. 19. P. 704. doi: 10.1016/j.cap.2019.03.015.
  29. Rousskikh A.G., Oreshkin V.I., Labetsky A.Yu., Chaikovsky S.A., Shishlov A.V. // Technical Phys. 2007. V. 52. P. 571. doi: 10.1134/S1063784207050064.
  30. Anders A., Yushkov G.Y. // J. Appl. Phys. 2002. V.91. P. 4824. doi: 10.1063/1.1459619.
  31. Oreshkin V.I., Oreshkin E.V., Shmelev D.L. // Phys. Plasmas. 2023. V. 30. P. 113301. doi: 10.1063/5.0160649.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».