|
Физические явления в газоразрядной плазме - Велихов Е.П.Скачать (прямая ссылка):  79 порядка 10 мкм, в которой электроны теряют лишь незна- . чительную часть своей энергии. Со стороны газовой камеры фольга прикрыта металлической сеткой, являющейся одним из электродов разряда, как правило, катодом. Это необходимо для того, чтобы фольга не была разрушена током несамостоятельного разряда. Электрон с энергией 100— 200 кэВ, вошедший в разрядный промежуток, создает много вторичных электронов, поэтому плотность тока электронного пучка обычно на два — три порядка меньше плотности тока несамостоятельного разряда. Ускорители позволяют создавать пучки электронов с широким диапазоном ; параметров. Так, плотность тока электронного пучка мо- ; жет достигать 100 кА/см2, а минимальная длительность импульса тока — 10 не. Для ионизации больших объемов газа в системах с несамостоятельным разрядом можно также эффективно использовать пучки нейтронов, создаваемые ядерными реакторами. Сами нейтроны не ионизуют газ. Однако если в газовую смесь ввести частицы, с которыми нейтроны способны вступать в ядерные реакции, то заряженные продукты этих реакций уже будут ионизовать газ. Конкретным примером 4 такой частицы является ядро изотопа гелия Hes, при реакции которого с нейтроном рождается протон с энергией 0,8 МэВ: ; Не3 + п—»-Н3 + р + 0,8 МэВ. j Этот протон в дальнейшем тратит свою энергию на иониза- ^ цию большого числа молекул газа. Для поддержания несамостоятельного разряда ультрафиолетовым излучением применяются источники, аналогичные тем, которые используются для предыонизации газа в импульсном самостоятельном разряде (гл. III). Однако вследствие того, что концентрация электронов в несамостоятельном разряде должна на несколько порядков превышать концентрацию электронов, необходимую для однородного пробоя газа, к источникам ультрафиолетового излучения ; для поддержания несамостоятельного разряда предъявля- і ются значительно более высокие требования. § 4.2. Область катодного падения потенциала в несамостоятельном разряде В гл. I мы видели, что возможности создания объемной плазмы значительно расширяются при поддержании несамостоятельного разряда, в котором существенно иони- 80 зационйое размножение электронов в катодном слое. По этой причине в таком разряде особого внимания заслуживает область катодного падения потенциала. В этой области, вследствие дрейфового ухода электронов из разрядного промежутка, образуется положительный заряд, благодаря чему электрическое поле на поверхности катода значительно превосходит поле в основном объеме разряда. Электроны, выбитые ионами с поверхности катода, размножаются в этом усиленном поле до тех пор, пока концентрация их не достигнет уровня, необходимого для обеспечения на внешней границе катодной области протекания заданного разрядного тока. Таким образом, область катодного, падения потенциала — это область, где и в несамостоятельном разряде ударная ионизация превосходит внешнюю ионизацию. Как отмечалось в гл. I, в самостоятельном газовом разряде однородное протекание тока у поверхности катода не реализуется, если плотность тока / меньше нормальной, /п. У поверхности катода происходит контракция тока разряда с образованием так называемого катодного пятна, площадь которого S определяется соотношением jns=J. Это объясняется тем, что зависимость катодной разности потенциалов от плотности тока разряда имеет характерную U-образную форму с минимумом при /=/„. Левая, падающая с ростом плотности тока ветвь этой зависимости при /</„ не реализуется вследствие развивающейся в катодном слое неустойчивости. Эксперимент показывает, что и в несамостоятельном разряде при однородной ионизации газа в межэлектродном промежутке вблизи катода разряд расслаивается на большое число зачастую регулярно расположенных областей, в которых плотность тока значительно (на несколько порядков) превосходит плотность тока в основном объеме разряда и близка к нормальной. Характерная картина свечения катода несамостоятельного разряда, горящего со средней плотностью т^ка, не превышающей нормальную, показана на рис. 4.2. Однако в отличие от самостоятельного разряда, в несамостоятельном, вследствие растущего характера вольт-амперной характеристики, основной объем плазмы может являться большим балластным сопротивлением, которое способно обеспечить устойчивость разряда по отношению к флуктуа-циям полного тока. Поэтому в несамостоятельном разряде происходит в первую очередь перераспределение плотности тока вблизи катода при неизменной средней плотности тока в основном объеме разряда. Действительно, если в одной 81 Части катода плотность тока флуктуационно возрастет за счет уменьшения ее в соседней области, то уменьшение катодного падения потенциала, связанное с ростом плотности тока, приведет к росту напряженности локального электрического поля. Это приведет, в свою очередь, к дальнейшему росту плотности тока в той области, где она была повышена, и соответственно к понижению плотности тока в соседней области. Рис. 4.2. Светящаяся поверхность катода в несамостоятельном разряде
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
