|
Физические явления в газоразрядной плазме - Велихов Е.П.Скачать (прямая ссылка):  T I ' о T 1 1 о , (?+ l)JE R -11/(5+1) ^ 2 лщТо lnTJ r>Rc, Tt J + 4 л R^ X0T0 c ^J ' r^Kc- (2.48) ¦ адвая теперь, что в силу (2.46) T(O)-T(Rc)^T(O), (и)>-<о, из решения (2.48) можно получить следующие 49 выражения: T (O) = T (Rc) [ 1 + —ту In-' ?] , (2.4 Подставляя (2.49) в (2.46), получаем выражение, связью ющее радиус контрагированного положительного стол( с температурой газа на оси разряда: In Л--ЁЕ-_!__(2 mRc~ ET (0)2 (S fl)' y ^ 0 Отсюда с помощью (2.50) получим выражение для завис мости температуры газа на оси разрядной трубки от то! газового разряда: С помощью полученных выражений для радиуса контр тированного положительного столба (2.51) и для темпер туры газа на оси разрядной трубки (2.52), определяют^ по (2.7) концентрацию электронов в положительном стол< можно из (2.45) получить следующее приближенное вы{ жение для тока газового разряда: J = f(J,E)ex (2.1 Здесь /(/, Е) — некоторая степенная функция аргументе Учитывая, наконец, сильную экспоненциальную зав симость в (2.53) и подставляя в это выражение значеі Т(0) из (2.52), получаем с логарифмической точност вольт-амперную характеристику газового разряда: J~E~d+з). (2. Характерное для газов значение ?=0,5—1, т. е. J ^?¦-7/2—?-4 с помощью полученных асимптотик (2.' и (2.54) можно представить вольт-амперную характерне ку объемного газового разряда в виде, изображенном рис. 2.3. Область /<Л соответствует слабой»термичесі неоднородности положительного столба и слабому конт гированию, а область J~>J2 соответствует сильному ра греву газа и, следовательно, сильной контракции па житель ного столба. Из рисунка становится наглядной возможность экс риментального осуществления различных режимов пе 50 ода тлеющего газового разряда в контрагированное сос-ояние (плавных по мере увеличения разрядного тока или качкообразных при каком-то критическом значении раз-ядного тока), причем ясно, что внешней электротехниче-кой цепью можно регулировать критический ток резкого жатия положительного столба. Действительно, ток, кото-ый фактически протекает через разряд, определяется при-оженным к трубф электрическим напряжением. Это наряжение (U), естественно, зависит от э. д. с. источника (F), опротивления внешней цепи (Q) и определяется так назы-аемой нагрузочной прямой: U = Y-JQ. случае нагрузочной прямой, зображенной на рисунке, ритическим значением тока вляется J0- При этом токе азряд переходит в сильно онтрагированное состояние током J3- Итак, рост термической еоднородности положитель-ого столба газового разряда приводит к отрицательности аклона вольт-амперной характеристики независимо от ого, как исчезают заряженные частицы — в результате иффузии или объемной рекомбинации. Заметим, что при разряде в некоторых газах падающему частку вольт-амперной характеристики, который соот-етствует контрагированному состоянию положительного "олба, предшествует растущий участок. Такое поведение ожно объяснить тем, что с увеличением тока, прежде чем аступит существенная термическая неоднородность по-ожительного столба, изменится характер исчезновения "ектронов в разряде, вместо диффузионных процессов» щественную роль будут играть объемные. Естественно, то при этом J ~nt~ ехр (-BpfETe) рост тока может вызываться только ростом напряженности ектрического поля газового разряда. Пользуясь приведенными выше формулами для ради-ьного распределения температуры газа в положитель-м столбе, можно оценить условия, при которых контра- Рис. 2.3. Характерная вольт-амперная характеристика цилиндрического газового разряда 51 гированию газового разряда будет предшествовать растущий участок вольт-амперной характеристики. Эти условия — слабая термическая неоднородность положительного столба (Т(O)-TJJTt < ETJBp (2.55) и локальная объемность плазмы (неравенство (2.6)). С помощью решения уравнения теплопроводности (2.47) для случая неконтрагированного, термически слабонеоднородного положительного столба неравенство (2.55) можно: преобразовать к виду JE/4ny.0T0 < ETJBp. Так как в рассматриваемом случае J Tsi nte\itEnR*, то последнее неравенство означает, что существует следующее условие на максимальную концентрацию злектроної в плазме газового разряда: „ ^ 4'Л0Т0 ЕТ0 (О KftJ ^ TpeiR3N(ElN)* Bp • ^ 00I Здесь pei— подвижность электронов, приведенная к еди ничной концентрации атомов. С другой стороны, условие локальной объемности плазмы, как мы неоднократно отмечали, означает наличие ограничения на минимальную концентрацию электронов а плазме (см., например, неравенство (2.22)). Совместное выполнение условий (2.56) и (2.22) возможна при выполнении неравенства MWi Та/ ? V_ВР і T0 \N ) ET0 ь Отсюда видно, что возможность существования растущего участка вольт-амперной характеристики, предшествующего контрагированному состоянию положительного с-толба, определяется индивидуальными свойствами газа и не зависиі от параметра pR, который в свою очередь определяет воз можность сильной контракции. , Глава III, -
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
