Plasma Physics ReportsPlasma Physics ReportsФизика плазмы0367-29213034-6371The Russian Academy of Sciences68371010.31857/S0367292124070054OJNBBRION AND PLASMA SOURCESИОННЫЕ И ПЛАЗМЕННЫЕ ИСТОЧНИКИResearch ArticleFormation of directed plasma jets during the combustion of a high-current vacuum-arc dischargeФормирование направленных плазменных струй в процессе горения сильноточного вакуумного дугового разрядаRousskikhA. G.РусскихА. Г.
Russian Federation
russ@ovpe2.hcei.tsc.ruZhigalinA. S.ЖигалинА. С.
Russian Federation
russ@ovpe2.hcei.tsc.ruOreshkinV. I.ОрешкинВ. И.
Russian Federation
russ@ovpe2.hcei.tsc.ruLabetskayаN. A.ЛабецкаяН. А.
Russian Federation
russ@ovpe2.hcei.tsc.ruKuzminykhA. M.КузьминыхА. М.
Russian Federation
russ@ovpe2.hcei.tsc.ruInstitute of High Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesИнститут сильноточной электроники СО РАН1412202450775376510062025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/683710

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.

Описан метод формирования алюминиевых и водородных плазменных струй. Проиллюстрирован механизм формирования протяженных плазменных структур, реализуемый в процессе горения сильноточного вакуумного дугового разряда. Показано, что фронт токонесущей плазмы распространяется с различной скоростью для алюминиевой и водородной плазмы. Водородная плазма имеет существенно большую начальную скорость (около 30 см/мкс) по сравнению с алюминиевой плазмой (около 10 см/мкс). Показано, что скорость движения основной массы водородной плазменной струи составляет около 9 см/мкс. При помощи спектральной диагностики было доказано, что водородный плазменный джет действительно состоит в основном из водорода.

plasma jetshigh-current vacuum-arc dischargeплазменные струисильноточный вакуумный дуговой разрядРоссийский Научный ФондRussian Science Foundation20-19-00364Reipurth Bo, Heathcote S., Morse J., Hartigan P., Bally J. // Astron. J. 2002. V. 123. P. 362. Doi: 10.1086/324738.Урвачев Е.М., Лосева Т.В., Ляхов А.Н., Зецер Ю.И. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 1118. Doi: 10.31857/S0367292123601145.Lebedev S.V., Frank A., Ryutov D.D. // Rev. Modern Phys. 2019. V. 91. P. 025002. Doi: 10.1103/RevModPhys.91.025002.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.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.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.Kalinin Yu.G. // Plasma Phys. Reps. 2003. V. 29. P. 571. Doi: 10.1134/1.1592556.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.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.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.Giuliani J.L., Commisso R.J. // IEEE Transac. Plasma Sci. 2015. V. 43. P. 2385. Doi: 10.1109/TPS.2015.2451157.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.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.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.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.Полухин С.Н., Никулин В.Я., Силин П.В. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 328. Doi: 10.31857/S0367292122040114.Бескин В.С., Крауз В.И., Ламзин С.А. // УФН. 2023. Т. 193. С. 327. Doi: 10.3367/UFNr.2021.12.039130.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.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.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.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.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.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.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.Русских А.Г., Жигалин А.С., Орешкин В.И. // ЖТФ. 2016. Т. 86. С.37.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.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.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.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.Anders A., Yushkov G.Y. // J. Appl. Phys. 2002. V.91. P. 4824. Doi: 10.1063/1.1459619.Oreshkin V.I., Oreshkin E.V., Shmelev D.L. // Phys. Plasmas. 2023. V. 30. P. 113301. Doi: 10.1063/5.0160649.