Time-resolved diagnostics of a pin-to-pin pulsed discharge in water: pre-breakdown and breakdown analysis - Archive ouverte HAL Access content directly
Journal Articles Journal of Physics D: Applied Physics Year : 2018

Time-resolved diagnostics of a pin-to-pin pulsed discharge in water: pre-breakdown and breakdown analysis

Abstract

This paper presents an experimental study of an underwater pulsed plasma discharge in a pin-to-pin electrode configuration. Time resolved refractive index-based techniques and electrical measurements have been performed in order to study the pre-breakdown and breakdown phenomena in water (σ  =  100 µS cm−1). A single high voltage pulse with amplitude of a dozen of kV, rise time of 20 ns and duration of [0.1–1] ms is applied between two 100 µm diameter platinum tips separated by 2 mm. This novel experimental work reports that different cases of electrical discharge in water occurs for a unique set of experimental conditions such as (i) bush-like channels from the cathode that do not span the electrode gap, (ii) bush-like channels from the cathode leading to breakdown and (iii) filamentary structures from the anode leading to a stronger breakdown. Two breakdown mechanisms, anode and cathode regimes, have been clearly identified and related to the two principal schools of thoughts to explain discharge propagation in liquid.
Cet article présente une étude expérimentale d'une décharge de plasma pulsé dans l'eau dans une configuration d'électrode de broche à broche. Des techniques basées sur l'indice de réfraction à résolution temporelle et des mesures électriques ont été réalisées afin d'étudier les phénomènes de pré-claquage et de claquage dans l'eau. Une seule impulsion haute tension d'une douzaine de kV et d'une durée de [0,1-1] ms est appliquée entre deux pointes de platine de 100 μm de diamètre séparées de 2 mm. Ce nouveau travail expérimental rapporte que différents cas de décharges électriques dans l'eau se produisent pour un ensemble unique de conditions expérimentales telles que (i) des canaux en forme de buisson de la cathode qui ne couvrent pas l'espace entre les électrodes, (ii) des canaux en forme de buissons cathode conduisant à la dégradation et (iii) des structures filamentaires de l'anode conduisant à une rupture plus forte. Deux mécanismes de décomposition, les régimes d'anode et de cathode, ont été clairement identifiés et reliés aux deux principales écoles de pensée pour expliquer la propagation de décharge dans un liquide.
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hal-01870979 , version 1 (10-09-2018)

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Cite

C. Rond, J.M. Desse, N. Fagnon, X. Aubert, M. Er, et al.. Time-resolved diagnostics of a pin-to-pin pulsed discharge in water: pre-breakdown and breakdown analysis. Journal of Physics D: Applied Physics, 2018, 51 (33), pp.1-11. ⟨10.1088/1361-6463/aad175⟩. ⟨hal-01870979⟩
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