Published February 1990 | Version v1
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Simulation of the build-up phase of a high voltage low pressure gas discharge using Monte-Carlo-methods

Description

In this report the simulation of a Pseudospark predischarge between anode and cathode using Monte-Carlo-Methods is described. In the early phase of the discharge electric and magnetic self-fields can be neglected. The model is based on a discharge between two infinitely extended capacitor plates. Eleven different collision reactions and two electrode surface effects are taken into account. A Fortran program was developed that computes the built-up of the discharge in time and space. A specially of the code is, that not only electrons and ions are taken into account, but also fast neutral atoms and molecules. Three pairs of diode-length and voltage were investigated at different pressures: 350 kV/5.0 cm, 30 kV/10.0 cm and 6.9 kV/0.7 cm. The working gas was hydrogen. The computations included: The Paschen-curve, the time evolution of the current densities of the electrons at the anode and the ions at the cathode, the space- and time-dependent particle densities, the time-dependent energy distributions of the different particle species, the relative number of the different collision reactions. (orig./HSI)

Availability note (English)

MF available from INIS under the Report Number.

Abstract (German)

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Simulation der Vorentladung einer Pseudofunkenkammer im Bereich zwischen Anode und Kathode mit Monte-Carlo-Rechnungen. Unter Vorentladung ist in diesem Zusammenhang die fruehe Entladungsphase zu verstehen, waehrend die internen elektrischen und magnetischen Felder noch vernachlaessigt werden koennen. Das Modell beruht auf einer Entladung, die sich zwischen zwei unendlich ausgedehnten Kondensatorplatten aufbaut. Elf verschiedene Stossreaktionen und zwei Elektrodenoberflaecheneffekte fanden Beruecksichtigung. Es wurde ein FORTRAN-Programm entwickelt, mit dem die Berechnung der zeitlichen und raeumlichen Entwicklung der Entladung moeglich ist. Die Besonderheiten des Codes liegen darin, dass nicht nur Elektronen und Ionen beruecksichtigt werden, sondern auch schnelle ungeladene Atome und Molekuele. Es wurden drei verschiedene Diodenlaenge-Spannungs-Paare bei unterschiedlichen Druecken untersucht: 350 kV/5.0 cm, 30 kV/10.0 cm und 6.9 kV/0.7 cm. Das Fuellgas war Wasserstoff. Berechnet wurden: die Paschenkurve, die zeitliche Entwicklung der Teilchenstromdichten der einzelnen Teilchensorten an der Anode (fuer Elektronen) bzw. an der Kathode (fuer schwere Teilchen), die raum- und zeitabhaengigen Teilchendichten, die zeitabhaengigen Energieverteilungen der verschiedenen Teilchensorten, die relativen Haeufigkeiten der verschiedenen Stossreaktionen. (orig./HSI)

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Original title (German)
Simulation der Aufbauphase einer Hochspannungs-Niederdruckgasentladung mit Monte-Carlo-Methoden

Publishing Information

Imprint Pagination
87 p.
Report number
KFK--4671