А.А. Тренькин - к.ф.-м.н., доцент, кафедра «Экспериментальной физики», Саровский физико-технический институт НИЯУ МИФИ; начальник научно-исследовательского отдела, Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом», ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» E-mail: trenkin@ntc.vniief.ru В.И. Карелин - д.ф.-м.н., доцент, кафедра «Экспериментальной физики», Саровский физико-технический институт НИЯУ МИФИ; начальник научно-исследовательского отдела, Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом», ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» E-mail: karelin@ntc.vniief.ru В.Д. Бейбалаев - к.ф.-м.н., доцент, кафедра «Прикладная математика», Дагестанский государственный университет (г. Махачкала) E-mail: kaspij_03@mail.ru З.З. Алисултанов - к.ф.-м.н., доцент, ст. науч. сотрудник, Институт физики им. Х.И. Амирханова ДНЦ РАН (г. Махачкала) E-mail: zaur0102@gmail.com Г.Б. Рагимханов - к.ф.-м.н., доцент, кафедра «Физическая электроника», ст. науч. сотрудник, научно-исследовательская лаборатория физики плазмы, Дагестанский государственный университет (г. Махачкала) E-mail: gb-r@mail.ru

Рассмотрено явление генерации потоков высокоэнергетичных электронов в микроструктурированных наносекундных диффузных разрядах в рамках модели ускорения электронов в микроканалах с пониженной, вследствие омического нагрева и радиального расширения, плотностью газа. Предложено и решено нелинейное дифференциальное уравнение дробного порядка, описывающее динамику электронов в ветвящихся микроструктурированных газоразрядных каналах с переменной частотой столкновения электронов с атомами и молекулами. Решение представляет собой обобщенный режим движения электронов и описывает переход от дрейфового движения к равноускоренному. Определены зависимости решения от фрактальной размерности пространственной структуры разряда и кинетических параметров. Получено удовлетворительное согласие с имеющимися экспериментальными данными.

 

1. Babich L.P., Loiko T.V., Tsukerman V.A. High-voltage nanosecond discharge in dense gases at high overstrains, developed in the regime of electrons runaway. // Phys. Usp. 1990. V. 33. P. 521-540.
2. Tarasenko V.F., Yakovlenko S.I. Mechanism of electrons runaway in dense gases and formation of high-power sub-nanosecond electron beams // Phys. Usp. 2004. V. 47. P. 887-905.
3. Буранов С.Н., Горохов В.В. Карелин В.И, Павловский А.И., Репин П.Б. Широкоапертурный источник рентгеновского излучения для предионизации электроразрядных лазеров большого объема // Квантовая электроника. 1991. Т. 18. Вып. 7. С. 891-893.
4. Карелин В.И., Тренькин А.А., Горохов В.В., Репин П.Б., Буранов С.Н. Генерация высокоэнергетичных электронов и рентгеновского излучения в разрядах, развивающихся в режиме микроструктурирования токовых каналов. // В кн.: Генерация убегающих электронов и рентгеновского излучения в разрядах повышенного давления. Гл. 4 / Под ред. В.Ф. Тарасенко. Томск: STT. 2015. 568 с.
5. Perminov A.V., Trenkin A.A. Microstructure of the Current Channels in a Nanosecond Spark Discharge in Atmospheric-Pressure Air in Uniform and Highly Nonuniform Electric Fields. // Technical Physics. 2005. V. 50. № 9. P. 1158−1161.
6. Trenkin A.A., Karelin V.I. Self-Similar Spatial Structure of a Streamer-Free Nanosecond Discharge // Technical Physics. 2008. V. 53. № 3. P. 314-320.
7. Karelin V.I., Trenkin A.A. Formation of the Microscopic Structure of High-Voltage Nanosecond Diffuse Discharges in Sharply Nonuniform Geometry // Technical Physics. 2008. V. 53. № 9. P. 1236-1239.
8. Karelin V.I., Trenkin A.A., Fedoseev I.G. Formation of Micro-channels and Generation of High-energy Electrons in Nanosecond High-voltage Discharges in Air, Developing in Micro-structuring Regime // High Voltage Engineering. 2014. V. 40. № 7. P. 2211-2216.
9. Лисенков В.В., Осипов В.В. Ускорение электронов в газовом диоде атмосферного давления с горячим каналом. // ЖТФ. 2007. Т. 77. Вып. 11. С. 49−54.
10. Лисенков В.В., Шкляев В.А. Генерация ускоренных электронов в газовом диоде с горячим каналом // Письма в ЖТФ. 2013. Т. 39. Вып. 16. С. 38−46.
11. Лисенков В.В., Шкляев В.А. Численное исследование параметров пучка убегающих электронов в газовом диоде атмосферного давления с горячим каналом // ЖТФ. 2014. Т. 84. Вып. 12. С. 43−49.
12. Тренькин А.А. Фрактальная пространственная структура грозового разряда и ее взаимосвязь со структурами высоковольтных разрядов других типов // ПЖТФ. 2010. Т. 36. Вып 7. С. 13-17.
13. Rep\'ev A.G., Repin P.B., Pokrovski\' V.S. Microstructure of the Current Channel of an Atmospheric-Pressure Diffuse Discharge in a Rod-Plane Air Gap. // Technical Physics. 2007. V. 52. № 1. P. 52-58.
14. Балданов Б.Б. Особенности формирования искрового разряда при ограничении разрядного тока балластным сопротивлением // Прикладная физика. 2012. № 1. С. 64-67.
15. Тренькин А.А., Карелин В.И., Шибитов Ю.М. Экспериментальные исследования начальной стадии разряда наносекундного диапазона в воздухе атмосферного давления // Известия ВУЗов. Сер. Физика. 2014. Т. 57. № 12/2. С. 284-289.
16. Бакшт Е.Х., Блинова О.М., Ерофеев М.В., Карелин В.И. и др. Динамика формирования пространственной структуры импульсных разрядов в плотных газах в промежутках острие(катод)-плоскость и их эрозионное воздействие на поверхность плоских электродов // ФП. 2016. Т. 42. № 9. С. 859-870.
17. Рехвиашвили С.Ш. Формализм Лагранжа с дробной производной в задачах механики // ПЖТФ. 2004. Т. 30. Вып 2. С. 33-37.
18. Нигматуллин Р.Р. Дробный интеграл и его физическая интерпретация // ТМФ. 1992. Т. 90. № 3. С. 354-368.
19. Нахушева В.А. Математическое моделирование нелокальных физических процессов в средах с фрактальной структурой: Автореф. дисс. - докт. физ.-мат. наук. Нальчик. 2008.
20. Тренькин А.А. Моделирование процессов переноса заряженных частиц под действием внешнего электрического поля в столкновительных канальных системах // Нелинейный мир. 2016. Т. 14. № 4. С. 12-16.
21. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука. 1987. 592 с.