J 2016

Analysis of the electric field development and the relaxation of electron velocity distribution function for nanosecond breakdown in air

HODER, Tomáš, Detlef LOFFHAGEN, Jan VORÁČ, Markus BECKER, Ronny BRANDENBURG et. al.

Základní údaje

Originální název

Analysis of the electric field development and the relaxation of electron velocity distribution function for nanosecond breakdown in air

Autoři

HODER, Tomáš (203 Česká republika, garant, domácí), Detlef LOFFHAGEN (276 Německo), Jan VORÁČ (203 Česká republika, domácí), Markus BECKER (276 Německo) a Ronny BRANDENBURG (276 Německo)

Vydání

Plasma Sources Science and Technology, IOP Pub. 2016, 0963-0252

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10305 Fluids and plasma physics

Stát vydavatele

Velká Británie a Severní Irsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 3.302

Kód RIV

RIV/00216224:14310/16:00087828

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

000372337900019

Klíčová slova anglicky

breakdown; optical emission spectroscopy; sub-nanosecond; electric field; air; atmospheric pressure; Trichel pulse

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 13. 3. 2018 10:49, Mgr. Jan Voráč, Ph.D.

Anotace

V originále

Using theoretical and experimental methods, the electric field and the electron multiplication in direct vicinity of a sharp cathode is analysed. The development of the electric field in the pre-breakdown phase of the atmospheric pressure air negative DC corona discharge in the Trichel pulse regime is determined. During the following ultra-fast electrical breakdown, the emission of selected spectral bands of the nitrogen molecule is recorded with high spatiotemporal resolution using the time-correlated single photon counting method. The emission of a Townsend discharge is used to calibrate the setup for the quantitative determination of electric field. Therefore, the Trichel pulse corona and Townsend discharge cell are arranged in the same single-table setup. This direct calibration procedure is described step-by-step including the discussion of known limitations. Finally, the electric field development of the positive streamer passing the 160 microns distance in less than two nanoseconds is determined. Due to the high spatiotemporal gradients of the electric field strength within the streamer breakdown, the local field approximation of the electron component is analysed by investigating numerically the temporal and spatial electron relaxation by means of the solution of the electron Boltzmann equation and Monte Carlo simulation. Results of these computations are given for several reduced electric field values and prove that the electrons are in a hydrodynamic equilibrium state for experimentally given space and time scales for reduced elds above 100 Td.

Návaznosti

ED2.1.00/03.0086, projekt VaV
Název: Regionální VaV centrum pro nízkonákladové plazmové a nanotechnologické povrchové úpravy
GA15-04023S, projekt VaV
Název: Pokročilý výzkum kinetických procesů ve streamerových výbojích
Investor: Grantová agentura ČR, Pokročilý výzkum kinetických procesů ve streamerových výbojích
LO1411, projekt VaV
Název: Rozvoj centra pro nízkonákladové plazmové a nanotechnologické povrchové úpravy (Akronym: CEPLANT plus)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Rozvoj centra pro nízkonákladové plazmové a nanotechnologické povrchové úpravy