|
Физические явления в газоразрядной плазме - Велихов Е.П.Скачать (прямая ссылка):  76 с атомарными ионами. В молекулярных газах также коэффициент рекомбинации на сложных ионах (например, N2") примерно на порядок больше, чем на простых (NJ). При комнатной температуре и повышенном давлении в результате процессов конверсии в газовой среде преобладают сложные ионы. Разогрев газа ускоряет диссоциацию сложных ионов, так что эффективный коэффициент электрон-ионной рекомбинации уменьшается. Естественно, что этот процесс приводит к дополнительному увеличению скорости роста концентрации электронов в развивающихся токовых шнурах. К физическим процессам, также влияющим на концентрацию электронов в низкотемпературной плазме и соответственно на устойчивость плазмы, относится образование в среде электроотрицательных газов возбужденных атомов или молекул, имеющих энергию, достаточную для отрыва электрона от отрицательного иона (процесс отлипания). При определенном накоплении в развивающемся токовом шнуре возбужденных частиц, способных оторвать электрон от отрицательного иона, произойдет увеличение концентрации электронов, которое, в свою очередь, приведет к еще большему накоплению возбужденных частиц. Физическим процессом, который также может привести к возрастанию электронной концентрации в плазме электроотрицательных газов, является диссоциация электроотрицательных молекул (например, F2, Cl2, I2), приводящая к уменьшению частоты прилипания электронов. Причиной такого уменьшения является то, что коэффициент прилипания электронов к атомам существенно (на несколько порядков) меньше, чем коэффициент диссоциативного прилипания электронов к молекулам. Примечательной особенностью низкотемпературной плазмы разряда в молекулярных газах является химическая кинетика нейтральных радикалов и заряженных частиц, образующихся при диссоциации молекул и ионов. Возникшие при диссоциации частицы участвуют во вторичных реакциях, в результате протекания которых в разрядном промежутке могут появиться частицы, существенно влияющие на скорости возникновения и исчезновения электронов, что, в свою очередь, также скажется на устойчивости объемных разрядов. 77 Г л а в а IV ИМПУЛЬСНЫЙ НЕСАМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ ОБЪЕМНЫЙ РАЗРЯД Характерной особенностью несамостоятельного разряда является то, что свободные электроны в газе создаются внешним источником ионизации. Электрическое поле, приложенное к разрядному промежутку, формирует такую функцию распределения электронов, при которой образование электронов за счет ударной ионизации значительно менее вероятно,, чем их образование за счет внешней ионизации. В самостоятельном разряде, где образование электронов обусловлено ударной ионизацией атомов или молекул газа электронами плазмы, напряженность приложенного электрического поля устанавливается на уровне, при котором скорость ионизации обеспечивает необходимую для горения разряда концентрацию электронов. В силу того что скорость ионизации газа электронным ударом является экспоненциально растущей функцией отношения напряженности электрического поля к концентрации молекул газа, флуктуации плотности разрядного тока, сопровождающиеся флуктуациями выделения энергии, быстро нарастают. Происходит перераспределение плотности разрядного тока, приводящее к срыву однородно горящего разряда в дуговой. В несамостоятельном разряде вследствие того, что концентрация электронов определяется внешним источником ионизации, флуктуации собственных плазменных параметров приводят к значительно меньшим флуктуациям концентрации электронов в разряде. Это обусловливает значительно большую устойчивость и однородность горения несамостоятельного разряда. Характерной особенностью несамостоятельного разряда является также то, что напряженность электрического поля, в отличие от поля самостоятельных разрядов, может устанавливаться на произвольном уровне. При этом концентрация электронов и их температура являются независимыми физическими параметрами, которые можно изменять в широких пределах, варьируя мощность внешнего ионизатора и электрическое поле. Это обстоятельство, в частности, дает 78 возможность эффективного возбуждения атомарных или молекулярных уровней, энергия которых существенно меньше потенциала ионизации. В то же время такие уровни в самостоятельном разряде могут возбуждаться довольно слабо, так как значительная доля энергии электронов, достаточно высокой, чтобы они могли ионизовать газ, расходуется на возбуждение высоколежащих состояний молекул и атомов газа. §4.1. Методы формирования несамостоятельных разрядов Основным конструктивным отличием несамостоятельного разряда от самостоятельного является наличие внешнего источника ионизации газа. В качестве источника ионизации I 3 Катод ускорителя электроноб .Ускоритель электроноб Фольга \ шш ШШ&. Tnк разряда Электрод несамостоятельного разряда Рис. 4.1. Схема несамостоятельного разряда, возбуждаемого электронным пучком могут выступать либо пучки электронов высокой энергии, протонов или нейтронов, либо интенсивное ультрафиолетовое излучение. В настоящее время для ионизациц газа в несамостоятельном разряде наиболее широко используются быстрые электроны, создаваемые специальными ускорителями с большой выходной апертурой пучка (рис. 4.1.). Такой ускоритель представляет собой вакуумированный объем, в котором расположен эмиттирующий электроны катод (например, за счет термоэмиссии или «взрывной эмиссии» [13]). К катоду прикладывается отрицательное напряжение, равное приблизительно 100—200 кВ. Электроны, ускоренные в этом поле, выводятся из ускорителя в разрядный промежуток через фольгу (титан, алюминий, майлар) толщины
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
