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