為了深入理解真空和空氣中鋁絲、鎢絲的電爆炸的物理過(guò)程,需要對(duì)電爆炸絲產(chǎn)物中中性原子和電子的密度分布進(jìn)行定量測(cè)量�；�1 kA、0.1 kA/ns脈沖電流源,利用30 ps脈沖激光建立了532 nm和1 064 nm的雙波長(zhǎng)干涉診斷系統(tǒng),獲得了電爆炸產(chǎn)物中的中性原子和電子數(shù)密度分布。并根據(jù)電壓電流測(cè)量計(jì)算獲得了在真空中電爆炸鋁絲的歐姆沉積能量接近其氣化焓,電爆炸產(chǎn)物以鋁原子為主,鋁原子密度在軸線處為最大值,沿半徑方向衰減。涂層鎢絲局部區(qū)域可歐姆加熱至氣化,電爆炸產(chǎn)物的平均電離度小于0.16。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在真空中金屬絲電爆炸的產(chǎn)物組分與金屬絲材質(zhì)密切相關(guān),不同材料的金屬絲的表面電子發(fā)射能力、氣化焓差異都將影響著最終的能量沉積與相變過(guò)程。電爆炸絲在空氣中膨脹產(chǎn)生沖擊波,空氣的限制作用也使得電爆炸絲邊界處出現(xiàn)質(zhì)量聚集的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)中當(dāng)電爆炸絲場(chǎng)強(qiáng)>30k V/cm時(shí),在沖擊波和電爆炸絲之間的區(qū)域可以觀察到顯著的等離子體通道�？諝猸h(huán)境將延遲鋁絲的電壓擊穿時(shí)刻,提高金屬絲中的歐姆沉積能量。 

【文章來(lái)源】：高電壓技術(shù). 2020,46(09)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

電爆炸鋁絲的電流電壓波形、沉積能量和電阻

基于干涉圖像，手動(dòng)提取干涉條紋，再通過(guò)等高線差值等流程，可以得到電爆炸絲對(duì)探針激光束引起的條紋偏移數(shù)。由式(1)可進(jìn)一步計(jì)算得到電爆炸產(chǎn)物中金屬蒸氣原子(或空氣)和電子的密度分布。在真空中，中性粒子和電子的面密度分布見(jiàn)圖4(a)。從圖中可知，電爆炸產(chǎn)物以鋁原子為主，電子數(shù)密度可以忽略。在電壓擊穿后的106 ns，鋁原子面數(shù)密度峰值為1.7×1018 cm–2，對(duì)面數(shù)密度進(jìn)行積分可得線數(shù)密度為9×1016 cm–1，對(duì)應(yīng)于直徑15μm鋁絲初始質(zhì)量的90%。對(duì)上述面數(shù)密度分布進(jìn)行阿貝爾逆變化，可以得到質(zhì)量密度分布，見(jiàn)圖4(b)所示。鋁原子數(shù)密度峰值為3.8×1019 cm–3，對(duì)應(yīng)于固體密度的0.06%�？諝庵须姳ㄤX絲，532 nm和1 064 nm的相位偏移圖見(jiàn)圖3(b)所示，這時(shí)電爆炸產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。532nm激光和1 064 nm激光的條紋偏移量都朝向中性原子的方向。圖中白色箭頭外側(cè)區(qū)域?yàn)閴嚎s的空氣。箭頭內(nèi)部出現(xiàn)密度峰值，可能是因?yàn)榭焖倥蛎浀慕饘僬魵馐艿娇諝獾南拗贫霈F(xiàn)質(zhì)量堆積的現(xiàn)象。

由圖6(b)中紅外激光得到的局部區(qū)域的條紋偏移圖見(jiàn)所示圖6(c)。圖中邊界黑色區(qū)域?yàn)槲刺幚淼膮^(qū)域。與圖5(c)中的情況顯著不同，在空氣沖擊波的內(nèi)側(cè)可以觀察到顯著的負(fù)向條紋偏移，表明該區(qū)域的電子密度非常顯著，可能對(duì)應(yīng)于主要電流通道的位置。電流通道位于金屬絲電爆炸產(chǎn)物和沖擊波波前之間。與上述2 cm鋁絲的實(shí)驗(yàn)相比，電壓擊穿時(shí)刻的軸向電場(chǎng)強(qiáng)度顯著提高，這可能是導(dǎo)致產(chǎn)生顯著電離通道的主要原因。圖5 空氣中電爆炸鋁絲(s16011)的面數(shù)密度分布

【參考文獻(xiàn)】：
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