ИСТИНА

В последнее время наблюдается значительный интерес к исследованиям механизма быстрого нагрева газа в электроразрядной плазме в широком диапазоне электрических полей. Отмечается, что при высоких значениях E/N ≥ 600 Td, когда значительная доля энергии разряда затрачивается на ионизацию молекул смеси, необходим детальный анализ продуктов реакций электрон-ионной и ион-ионной рекомбинации, в частности, определение вероятности диссоциации молекул кислорода в реакциях рекомбинации ионов O4+ с электронами и отрицательными ионами O2- и O4-. В данной работе проведены исследования механизма диссоциации молекул кислорода в плазме импульсных электронных пучков и определена энергетическая эффективность генерации атомарного кислорода и молекул озона в зависимости от плотности тока пучка. Показано, что реакции рекомбинации ионов O4+ с электронами и отрицательными ионами O2- и O4- приводят к образованию двух атомов кислорода: O4+ + e => O(3P) + O(3P,1D) + O2, O4+ + O2- => O(3P) + O(3P,1D) + 2×O2. В этом случае энергетическая эффективность генерации молекул озона в кислороде, возбужденном импульсным электронным пучком, составляет GO3 = 12.5 – 13 молекул O3 на 100 эВ вложенной энергии, что согласуется с данными измерений. Проведены исследования быстрого нагрева газа в пучковой плазме воздуха атмосферного давления для следующих условий: ток пучка Ib = 9.7 kA, длительность импульса τimp = 65 ns, энергия электронов 1.4 MeV. Показана важная роль реакций с участием заряженных частиц в быстром нагреве газа, а также реакций тушения возбужденных атомов N(2D) кислородом и атомов O(1D) азотом. Кроме того, показано наличие дополнительного нагрева газа на временах, превышающих 10 μs, что связано с тепловыделением в процессах VT - релаксации колебательно возбужденного озона O3(v) (который образуется в реакции конверсии атомарного кислорода). В итоге, доля энергии электронного пучка, которая поступает в нагрев газа, достигает 56 - 58%, что согласуется с оценкой, полученной из данных измерений плотности газа.