Способ визуализации структуры импульсного электрического поля Советский патент 1992 года по МПК G01R29/12 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для визуализации структуры сильного импульсного электрического поля в газах в частности при исследовании электрического пробоя в газе.

Суть способа заключается в следующем.

Сильное электрическое поле в газовой среде производит изменения. Появляются заряженные частицы электроны положительные и отрицательные ионы, электронные лавины, которые в начальный момент времени после приложения поля выстраиваются по линиям напряженности поля Однако из-за непрерывно происходящих процессов разделения зарядов и их движения в электрическом поле картина распределения линий напряженности поля непрерывно изменяется и при распространении электронных лавин движется с околосветовой скоростью Для того чтобы сделать

возможной регистрациюэлектрического поля нужно остановить его развитие Для этого на импульсе напряжения, подаваемом на разрядный промежуток для формирования исследуемого электрического поля, создают участок спада напряжения При спаде на разрядном промежутке напряжения и, соответственно тока имеющаяся в электрической цепи индуктивность (паразитная или искусственно введенная) стремится некоторое время поддержать ток того же направления, в результате чего картину распределения линий напряженности поля, образованную цепочками электронных лавин можно стабилизировать на короткое, порядка 1 10 с время. Поэтому становится возможной фоторегистрация электронных лавин, распределенных по силовым линиям поля на МОМРНТ начала спада напряжения

Получение изображения электронных лавин на фотопленке осуществляется следу(Л

С

-ч

СА Јь

О

ел

ющим образом. При помещении эмульсионного слоя фотопленки в электрическое поле центры скрытого изображения в микрокристаллах бромистого серебра сдвигаются в сторону положительного электрода. При воздействии на поверхность фотоэмульсии отрицательного заряда (электронов и электронных лавин) светочувствительность ее поверхностного слоя снижается за счет сдвига центров скрытого изображения в глубину фотоэмульсионного слоя. Фотопленку для регистрации электрических полей выбирают типа рантгенографической, которая отличается толстым эмульсионным слоем и большим содержанием бромистого серебра в фотослое. Поэтому фотоэлектроны, создающие центры скрытого изображения, под действием электрического поля перемещаются не только в пределах микрокристалла бромистого серебра, но также и между ними в глубину эмульсионного слоя.

Поскольку отрицательный заряд снижает светочувствительность фотопленки для получения изображения применяют импульсную подсветку, при этом зоны воздей- ствия электронных лавин выделены на равномерном фоне подсветки более низкой плотностью почернения. При одновременном воздействии света и электрического поля общая светочувствительность фотослоя резко повышается. Такое повышение имеет место при запаздывании импульса поля по отношению к .импульсу излучения не более чем на 1 -10 с. Повышение общей светочувствительности фотоэмульсии и сниже- ние ее в поверхностном слое под действием электронных лавин определяет требования к импульсу подсветки. Его выбирают с минимально возможной длительностью и максимально возможной яркостной температурой. При этом в спектральном составе действующего излучения преобладает ультрафиолетовая часть спектра, светорассеяние которой в фотоэмульсии велико. Поэтому фотоэлектроны образуют- ся в основном в поверхностном слое Воздействие отрицательного заряда сдвигает фотоэлектроны в глубину фотослоя Равномерное скрытое изображение подсветки оказывается неравномерно распределен- ным по толщине фотослоя Если при этом проявлять фотопленку в нормальном режиме, она будет равномерно засвеченной, поэтому режим обработки выбирают таким, чтобы был проявлен в основном по- верхностный слой фотоэмульсии. Для этого пригодны быстрые проявители, свежеприготовленные концентрированные проявители либо проявление при повышенной температуре. Время проявления сокращают в 2-3 раза. После обработки фотопленки линии напряженности поля изображаются светлыми полосами на темном фоне подсветка.

На фиг. 1 показана схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 - осциллограмма происходящего процесса.

Устройство содержит образующие разрядный промежуток электроды 1 и 2, генератор 3 импульсов высокого напряжения, коммутатор 4, разрядник 5, конденсатор 6.

Устройство работает следующим образом.

В электроды 1,2, выполненные с прорезями, вставляют фотопленку, Импульс напряжения от генератора 3 импульсов напряжения через коммутатор 4 подают на электроды 1,2 разрядного промежутка, пробойное напряжение которого выбрано много больше прикладываемого напряжения. Между электродами 1,2 возникает электрическое поле. При достижении пробойного напряжения на разряднике 5 он срабатывает и начинается заряд конденсатора б, что вызывает спад напряжения на электродах 1.2 определяемый величиной емкости 6 и индуктивностью подводящих проводов.

На фиг.2 показана осциллограмма этого процесса. На время спада напряжения картина распределения линий напряженности поля стабилизируется. Положение спада напряжения во времени можно изменять регулировкой межэлектродного расстояния разрядника 5. Излучение, возникающее при срабатывании разрядника 6, направляют на фотопленку, поэтому спад напряжения самосинхронизирован с включением источника импульсной подсветки. Для регистрации электрического поля может быть использована рентгенографическая фотопленка РТ-5.

Сложный характер зарегистрированного в эксперименте электрического поля говорит о том, что нельзя рассматривать развитие электронных лавин только в начальном электрическом поле, поскольку движение зарядов вызывает появление новых электронных лавин в индуцированном вихревом электрическом поле.

Формула изобретения Способ визуализации структуры импульсного электрического поля, отличающийся тем, что на рентгенографическую фотопленку воздействуют исследуемым электрическим полем, полученным путем подачи на разрядный промежуток импульса напряжения с учетом спада длительностью 10 - 10 с, одновременно со спадом напряжения или с опережением не более чем на

v3

10 с воздействуют на фотопленку световым импульсом длительностью не более

с и проявляют поверхностный слой фотопленки.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для визуализации структуры сильного импульсного электрического поля в газах в частности при исследовании электрического пробоя в газах. На рентгенографическую фотопленку воздействуют исследуемым электрическим полем которое получают подачей на разрядный промежуток импульса напряжения. Благодаря наличию участка спада на импульсе напряжения структура поля на короткое время стабилизируется. В этот момент на рентгенографическую фотопленку воздействуют импульсом света. В результате двойного воздействия на фотопленку света и электрического поля на ее поверхности формируется изображение цепочек зарядов выстроенных по линиям напряженности поля, которое визуализируется путем проявления поверхностного слоя фотоэмульсии 2 ил

U. н В

О 2 4 6 8 10

фиг. 1

f-

фиг. г