2.11.2. W-дуга в гелии

По теплофизическим свойствам гелий существенно отличается от аргона. Он имеет более высокий потенциал ионизации (24,6 вместо 15,7 эВ у аргона) и в 10-15 раз большую теплопроводность при температурах плазмы. Кроме того, он легче аргона примерно в 10 раз. Достаточно высокая для существования дуги ионизация аргона при (n_i =10¹⁷ см^-3 ) происходит примерно при температуре 16 000 К, в то время как для гелия - при 25 000 К. Все эти особен­ности существенно влияют на свойства W-дуги в гелии. Например, Добавление к аргону гелия постепенно превращает конусную дугу в сферическую (рис. 2.55, а). Пинч-эффект в гелиевой плазме практически не имеет места до весьма больших плотностей тока, так как значительная теплопроводность гелия дает низкий темпе­ратурный градиент по радиусу сечения столба дуги и весьма высо­кое внутреннее давление р = пкТ.

Высокая средняя электриче­ская напряженность Е в плазме гелия, достигающая 2 В/мм про­тив 0,8... 1,2 В/мм в плазме аргона, обусловливает высокое напряже­ние на дуге (рис. 2.55, б). Вольт-амперные характеристики W-дуги в гелии и других инертных газах (аргоне, неоне, криптоне, ксеноне) приведены на рис. 2.56. Скачок вольт-амперной характе­ристики для гелия при 150 А свя­зан, видимо, с переходом от дуги в парах титанового анода к дуге в ионизированном гелии.