Исследование ионизации газового потока $\alpha$-излучением радиоизотопов

На газопроточной установке с давлением в канале, превышающим атмосферное, проведены исследования ионизации различных газовых потоков (Не, Аr, N$_{2}$) $\alpha$-излучением радиоизотопов. Применение промышленных $\alpha$-источников типа АИП-Н позволило создать в газопроточном канале скорость ионизации порядка $10^{11}\,\text{см}^{-3}\cdot\text{с}^{-1}$. При этом на выходе из облучаемого объема (вдоль по потоку) получена равновесная концентрация разноименных зарядов на уровне $10^{8}\,\text{см}^{-3}$. Методом фильтрации ионов в высокочастотном электрическом поле было обнаружено, что в результате $\alpha$-облучения реальных газов даже при высокой степени их промышленной очистки установившаяся концентрация ионов намного превышает концентрацию электронов. Экспериментальные данные по изменению концентрации зарядов при движении газа по каналу после предварительной ионизации свидетельствуют о том, что при уровне начальной концентрации $n_{0}$, равным $10^{8}\,\text{см}^{-3}$ и выше, нейтрализация зарядов преимущественно обусловлена объемной рекомбинацией. При меньших значениях $n_{0}$ проявляется действие дополнительного механизма нейтрализации, влияние которого усиливается по мере возрастания скорости газового потока. Сделано обоснованное предположение, что данный механизм связан с особенностью конструкции применяемой газопроточной установки и обусловлен возникновением турбуленции при ускорении газа после его облучения. В работе также проведено численное моделирование ионизации газового потока с учетом реальных условий облучения. Сопоставление экспериментальных данных с результатами модельных расчетов показало удовлетворительное их согласие.