|
Физические явления в газоразрядной плазме - Велихов Е.П.Скачать (прямая ссылка):  Первые два условия означают, что распад возбужденного состояния за счет спонтанного высвечивания фотонов идет быстрее, чем ступенчатая ионизация газа и его фотоионизация. Третье условие означает, что характерное время поглощения фотона в процессе фотоионизации превышает время его ухода из объема разряда. При этих условиях, свойственных, например, активным средам эксимерных лазеров, стационарное решение системы (4.50) запишется в виде Пе = Va [k01xspN (kl2 +COrph^01TphAr)-?,]-1, n* = xsvk01neN, npb = xpbk01neN. (4.51) Выражение (4.51) имеет физический смысл при ?rrte<va. В случае же ?r«e3>va условием стационарного горения разряда является равенство Ki^vn ИріАіТріД + ki») = Pr- Концентрация же электронов определится-, бол ее. сложным выражением, полученным с учетом тех параметров, которыми мы пренебрегли в силу сделанных допущений. Отметим, что фотоионизация газа собственным излучением в случае, когда она недостаточна для самоподдержания разряда, может действовать наряду с внешним источником ионизации, усиливая его действие. Таким образом, можно сказать, что накопление в плазме легкоионизуемых частиц, с одной стороны, может привести 95 Ь._ к неустойчивости несамостоятельного разряда, с другой сто-] роны, открывает возможности ионизации газа собственным і излучением разряда. 3 4.3.3. Влияние процессов отлипания электронов на устойчивость плазмы несамостоятельного разряда. Физическим процессом, который может оказать существенное влияние на устойчивость горения несамостоятельного разряда в электроотрицательном газе, является процесс отлипания электронов от отрицательных ионов. Дело в том, что многие возбужденные атомы и молекулы, находящиеся в долгоживу-щих электронных или колебательных состояниях, способны вступать с отрицательными ионами во взаимодействие, в результате которого электроны отрываются от отрицательных ионов. Неустойчивость развивается из-за того, что флуктуационный рост концентрации электронов вызывает увеличение концентрации активных атомов или молекул, что в свою очередь приводит к усилению отлипания и тем самым к увеличению концентрации электронов. Такая обратная связь и обусловливает развитие неустойчивости. Проанализируем этот процесс, записав уравнения баланса для электронов пе, отрицательных ионов nj и накапливающихся под действием электронного возбуждения активных частиц п*: % = S + kdn*n- — vatie—?r«e nf, ^f = vane- kdn*nr — PrttiTnt, дп* , ., , , _ ri* -gf = KltleN-kd П*П( —— , ne-\-nj = Здесь va — частота прилипания электронов к нейтральным частицам, kd — коэффициент отлипания электронов, kn — коэффициент образования активных частиц, ?rl- — коэффициент ион-ионной рекомбинации, ?r — коэффициент электронной рекомбинации, т — время дезактивации активных частиц. Первые два процесса (4.52) можно считать квазистационарными, так как характерное время установления концентрации электронов и отрицательных ионов обычно много меньше характерного времени образования активных частиц. Мы также будем считать частоту прилипания Va много большей частоты электронной рекомбинации ?r«f. При (4.52) 96 этом »rte и из (4.52) имеем уравнение для концент- рации активных частиц: dn*_kBlNS , / S \і/. Г, N 1 /р„\і/. і (4.53) Отсюда следует, что в случае, когда выполняется условие г.е. когда скорость возникновения активных частиц превышает скорость создания электронов в плазме внешним источником ионизации, линейный рост концентрации активных частиц в момент времени " kdknN\ S ) сменится их экспоненциальным ростом. При этом зависимость от времени концентрации активных частиц и электронов в плазме будет выражаться в виде = i^F exP Tn' = ^exPTT' <4-54> где _1_ _/_S_y/2 Мої У tn UnJ V0 /V- Экспоненциальный рост концентрации активных частиц и электронов будет продолжаться до тех пор, пока прилипание электронов не будет полностью скомпенсировано их отлипанием на активных частицах. При этом концентрация отрицательных ионов в плазме tij становится много меньше пе, tif, а-концентрации электронов и активных частиц устанавливаются на уровне n* = T (K1N-Va) (S/?r)i/2, ne = (SZpr)I/*. ?.55) Как видно из (4.54), характерное время нарастания концентрации электронов tn обратно пропорционально коэффиг циенту возникновения активных частиц, который является экспоненциально растущей функцией отношения EIN. Поэтому небольшие возмущения плотности газа приведут к значительной неоднородности концентрации электронов в процессе ее роста. Эта неоднородность концентрации электронов сопровождается неоднородным выделением энергии и еще больше усиливает неоднородность плотности газа. Поэтому, с учетом выделения энергии, в процессе 4 Е. П. Велихов и др. 97- роста концентрации электронов образуется существенно не^ однородное состояние разряда, способствующее развитию перегревно-ионизационной неустойчивости и переходу тлеющего разряда в дуговой. § 4.4. Неустойчивости несамостоятельного разряда, развивающиеся в приэлектродных областях В предыдущих параграфах этой главы обсуждались механизмы объемных неустойчивостей, которые объясняют пробой газа формированием высокопроводящего канала
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
