Эмиссия электронов и самоподдержание разряда в условиях водного электролитного катода


Просмотр статьи
PDF, 423,8 КБ

Electron emission and self-sustaining in the system of gas discharge aqueous cathode

The features of an electric gas discharge with aqueous electrolyte solution as cathode are considered. A model is proposed and proved for electron emission and self-sustaining of electrolyte cathode glow discharge. According to the model proposed, the process of electron emission includes two stages. The first, internal, stage of the electron emission consists in the generation of quasi-free electrons within the near-discharge volume of aqueous solution as the result of ionization of the solution components by accelerated particles as well as subsequent fast hydration of electrons. The second, external, stage of the electron emission occurs mainly due to an evaporation of thin near-discharge liquid layer containing hydrated electrons formed during the first stage, into the gas-discharge region. The system of electrolyte cathode glow discharge is shown to be stabilized by an inverse feedback between the electron generation/capture liquid processes and the ionizing/acceleration processes in the gas phase.

Олег Владимирович Поляков, Арам Мамиконович Бадалян, Людмила Федоровна Бахтурова

Том 5, 2007 год



Рассмотрена специфика электрического газового разряда с водным раствором электролита в качестве катода. Сформулирована и обоснована модель эмиссии электронов и самоподдержания тлеющего разряда с электролитным катодом. В соответствии с моделью эмиссия электронов включает две стадии. Первая, внутренняя, стадия эмиссии представляет собой рождение в приразрядном объеме валентно-несвязанных электронов в результате ионизации компонентов водного раствора ускоренными частицами, а также быструю последующую гидратацию электронов. Вторая, внешняя, стадия эмиссии происходит преимущественно за счет испарения в область газового разряда тонкого приразрядного слоя раствора, содержащего рожденные в первой стадии гидратированные электроны. Показано, что система тлеющий разряд – электролитный катод стабилизирована отрицательной обратной связью между процессами рождения-захвата электронов в растворе и процессами ионизации-ускорения ионов в газовой фазе.

газоразрядная плазма, водный раствор, межфазная граница, газовый разряд, эмиссия электронов, катодный слой, электролитный катод, ударная ионизация

Олег Владимирович Поляков, Арам Мамиконович Бадалян, Людмила Федоровна Бахтурова

Том 5, 2007 год



1. Райзер Ю.П. Основы физики газоразрядных процессов. Москва. Наука. 1980. 416 c.
2. Гуревич Ю.Д., Плесков Ю.В. Фотоэлектрохимия полупроводников. М.: Наука, 1983. 312 с.
3. Добрецов Л.Н, Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника. М.: Наука. 1966. 564 с.
4. Von Burg K., Delahay P. Photoelectron emission spectroscopy of aqueous solutions // Chem.Phys Lett. 1981. Vol. 78, No. 2. pp. 287–290; ibid, 1981. V. 81, No. 2. pp. 250–254; ibid, 1982, Vol. 86, No. 5–6. pp. 528–532.
5. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Автоэмиссионные и взрывные процессы в газовом разряде. Новосибирск: Наука. Сиб. Отделение. 1982. 255 с.
6. Капцов Н.А. Электрические явления в газах и вакууме. М.: Огиз. 1947. 808 с.
7. Лазаренко Б.Р., Дураджи В.Н., Факторович А.А. Вольтамперные характеристики электрического разряда между металлическим и электролитным электродами // Электронная обработка материалов. 1972. № 3(45). С. 29 – 33.
8. Sternberg Z. // Gas discharges: Intern. Conf. 1970. London: Inst. Elec. Eng. 1970. pp. 68–71.
9. Поляков О.В. Плотность тока и перенос заряда на межфазной границе тлеющий разряд - электролитный катод//Конденсированные среды и межфазные границы. 2003. Т. 5, № 1. С. 102–105.
10. Hickling A. // Modern aspects of electrochemistry. Butterworth. London. 1971. 6. pp. 329–373.
11. Поляков О.В. Полуэмпирическая оценка сечений и эффективности образования геми-нальных пар в воде медленными протонами // Электронный журнал "ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ". 2001. 143. 1632 – 1641, http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/143.pdf.
12. Goodman J., Hickling A., Schofield B. The Yield of Hydrated Electrons in Glow-Discharge Electrolysis // J. Electroanal. Chem. 1973. Vol. 48, No. 2. pp. 319–323.
13. Баковец В.В., Поляков О.В., Долговесова И.П. Плазменно-электролитическая анодная обработка металлов. Новосибирск. Наука. 1991. 168 с.
14. Поляков О.В. Физико-химические процессы в водных растворах, инициируемые анодными микроразрядами. Автореф. дисс…. к.х.н. Кемерово. 1989. 17 с.
15. Поляков О.В., Бадалян А.М., Бахтурова Л.Ф. Выходы радикальных продуктов разложения воды при разрядах с электролитными электродами // Химия высоких энергий. 2003. Т. 37, № 5. С. 367–372.
16. Поляков О.В., Бадалян А.М., Бахтурова Л.Ф. Роль концентрации электролита при разло-жении воды и генерации электронов в условиях анодных микроразрядов // Химия высоких энергий. 2005. Т. 39, № 2. C. 140–142.
17. Поляков О.В., Бадалян А.М., Бахтурова Л.Ф. Соотношение вкладов плазменно-пиролитичес¬ких и жидкофазных реакций при действии анодных микроразрядов на водные растворы фенола // Химия высоких энергий. 2004. Т. 38, № 2. С. 158–160.
18. Поляков О.В., Бадалян А.М., Бахтурова Л.Ф. Анионный перенос отрицательного заряда из электролитного катода в газоразрядную плазму // Электронный журнал "ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ". 2004. 222. 2352 – 2361, http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2004/222.pdf.
19. Поляков О.В., Бадалян А.М., Бахтурова Л.Ф. Перенос энергии и заряда на межфазной границе газоразрядная плазма – электролитный катод // Материалы 4-го Международного симпозиума по теор. и прикл. плазмохимии "ISTAPC-2005". 2005. Иваново. Россия. Т. 1. С. 196–199.
20. Ward A.L. // J. Appl. Phys. 1962. Vol. 11, No. 9. pp. 2789–2794.
21. Карабаджак Г.Ф., Песков В.Д. // ЖТФ. 1984. Т. 54, № 7. С. 1357–1359.
22. Delahay P. // J. Chem. Phys. 1971. Vol. 55, No. 9. pp. 4188–4197.
23. Пикаев А.К. Современная радиационная химия. Т.2. Радиолиз газов и жидкостей. М.: Наука. 1986. 440 с.
24. Aldrich G.E., Wolff R.K., Bronskill M.J. et al. // J. Chem. Phys. 1971. Vol. 55, No. 2. pp. 530–541.
25. Поляков О.В., Бадалян А.М., Бахтурова Л.Ф. Исследование строения первичной реакци-онной зоны раствора в условиях воздействия анодных микроразрядов // Химия в интересах устойчивого развития. 2001. Т. 9, № 6. С. 749–757.
26. Поляков О.В., Бадалян А.М., Бахтурова Л.Ф. Выход разложения воды и пространственное распределение первичных радикалов в приразрядном объеме электролитного катода // Химия высоких энергий. 2002. Т. 36, № 4. С. 315–319.
27. Попов В.И. Методы ЛПЭ-спектрометрии ионизирующих излучений. Москва. Атомиздат. 1978. 136 с.
28. Cheng T.C. // 7th International Сonference Discharges and Appl. London. 1982. pp .458–459.
29. Хлюстова А.В., Максимов А.И., Титов В.А. Коэффициенты эмиссии электронов из растворов электролита // Материалы 3-го Международного симпозиума по теоретической и прикладной плазмохимии "ISTAPC-2002". 2002. Плёс. Россия. Т. 1. С. 106–107.