|
Физические явления в газоразрядной плазме - Велихов Е.П.Скачать (прямая ссылка):  ne = Sl(va-k12n*). (4.3 Так же как и в случае неэлектроотрицательного газа, пр цесс роста концентрации электронов и легкоионизуемы частиц условно можно разбить на две стадии. На перво стадии, когда kxin*<^уа, разряд остается несамостоятел ным и nettS/va; на второй стадии, когда kl2n*wva, разря горит в самостоятельном режиме. Граница области самое тоятельного горения разряда определяется условием kl2n*ne = S или = (4.39 На стадии несамостоятельного разряда из второго ура нения (4.28) получим зависимость от времени концентр ции возбужденных частиц: Из уравнений (4.39) и (4.40) найдем время перехода ра ряда в самостоятельный режим горения: S - [ 1 + »мт (SM- HIn {1 - Xhffwff' } "• Ml Из (4.41) следует, что разряд в электроотрицательном га может перейти в самостоятельный режим горения при у ловии Vfl[l+fel2T(S/Va)] k01k12Nr (SIva) 92 В случае TiS/va>?ia неравенство (4.42) упрощается: K1N > vfl. (4.43) При выполнении условия (4.43) из второго уравнения (4.28) и из (4.38) можно получить выражение, определяющее развитие п* (t): — = k^SN (4 44) dt vfl —ftl2n* ' [ Іодстгвив найденное отсюда решение п* (t) в (4.38), получим для развития концентрации электронов во времени выражение *<'>- .-wff^Afl« • Следовательно, можно сделать вывод о том, что развитие концентрации электронов во времени в рассматриваемом случае носит взрывной характер и время этого развития t'n = v*a/2k01kl2SN. (4.46) Естественно, что полученное взрывное решение для роста концентрации электронов в электроотрицательных газах отражает характер развития неустойчивости до момента вступления в игру рекомбинационных процессов. Дальнейшее развитие концентрации электронов будет происходить точно так же, как и в неэлектроотрицательных газах. Итак, как в неэлектроотрицательном, так и в электроотрицательном газе в результате накопления легкоионизуемых частиц при выполнении условий (4.33), (4.42) разряд переходит в самостоятельный режим горения. Вследствие резкой зависимости коэффициента возбуждения kn от параметра EiN такой режим неустойчив из-за развития перегревно-ионизационной неустойчивости. Отметим, что и в выражения для времени перехода разряда в самостоятельный режим горения tn, t'n входят коэффициенты С kl2. Вследствие их резкой зависимости от EIN небольшие начальные неоднородности параметра ElNв разряде .приведут к сильному перераспределению плотности тока разряда, что в свою очередь приведет к росту неоднородности выделения тепла и тем самым будет стимулировать развитие перегревно-ионизационной неустойчивости. Возбуждение электронных состояний молекул представляет интерес еще с одной стороны. Дело в том, что спонтанное излучение молекул, находящихся в этих состояниях, может привести к фотоионизации примесей в газе, если 93 энергия ионизации последних меньше энергии возбужде ных состояний молекул. Если скорость фотоионизации примеси будет превосх-дить скорость ступенчатой ионизации молекул газа электр нами плазмы и скорость пенинговской ионизации, то тако разряд будет носить характер самоподдерживающегося з счет фотоионизации разряда. Систему уравнений, описывающую такой разряд, м получим из системы уравнений (4.28), положив в качест источника ионизации S = OTphttphyVim. Здесь с — скорость света, aph — сечение фотоионизации Nim — концентрация легкоионизуемых примесей, /Zph — число фотонов, обусловленных спонтанным излучением м~ лекул газа в единице объема ср.еды. Для простоты мы пре. небрежем ступенчатой ионизацией молекул газа, положи &ia=0. В результате из (4.28) получим dfi -Qf = OTphOphAr im — ?rn;—vane, W = KineN0--^-, (4.47 где Tsp — время высвечивания возбужденного состояния Качественно уравнение для числа фотонов в резонатор можно записать в виде "WH "VWvim = п*А,р, (4.48 где Tph — характерное время жизни фотона в объеме газа по порядку величины равное Llc. Стационарное состояни концентрации частиц плазмы разряда определяется и (4.47) и (4.48): n^j; і caXkJ1+• (4.49- п* = kulxsvneNu, nph = k01N0ne 1+cqphPTphA,im • і Итак, мы видим, что возможно стационарное состояни разряда, самоподдерживающегося за счет фотоионизаци легкоионизуемой примеси собственным излучением. Heo ходимо отметить, что в силу резкой зависимости kn от п раметра EIN, свойства такого разряда будут сильно зави сеть от этого параметра. Разновидностью разряда, самоподдерживающегося з 94 счет фотоионизации среды, является случай, когда в качестве легкоионизуемой примеси выступают сами возбужденные молекулы газа. Это возможно, если энергия возбужденного состояния превышает половину энергии ионизации молекулы. Система уравнений, описывающая такой разряд, имеет вид ^f = CaVhn Vhn* + k12netl* — ?rn2e — VaHe, otx* ft^1 ^w = K1IieN —k^nen* —Cd bn hn*—— , vi Tsp (4.50) Iph . , n* - + CO^n* = - . Здесь учтена также ступенчатая ионизация молекул газа электронами плазмы. Стационарное решение системы уравнений (4.50) мы запишем, предполагая, что 1 IXt^klJleH*, l/tsp>C0rphnph, l/Tph>C(Xphrt*.
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
