|
Физические явления в газоразрядной плазме - Велихов Е.П.Скачать (прямая ссылка):  106 ниє электрического поля вблизи головки канала приведет к увеличению частоты прилипания электронов и соответственно к уменьшению проводимости этой области и, значит, к уменьшению тока, собираемого в канал. По этой причине скорость выделения энергии в области головки канала может не быть существенно большей, чем в основном объеме разряда. В плазме электроотрицательных газов проводящий канал может распространяться в объеме разряда вследствие того, что в головке канала в повышенном электрическом поле происходит накопление электронно-возбужденных молекул и атомов, способных приводить к отлипанию электронов от отрицательных ионов, а не из-за повышенного выделения тепла в этой области. Мы этот процесс, как один из возможных механизмов неустойчивости несамостоятельного разряда, рассматривали в разделе 4.3.3. Изменение во времени концентрации различных компонентов плазмы вблизи головки канала описывается системой уравнений (4.52). Канал будет распространяться, если за время прохождения его головки i=Rh/v в данной точке плазмы в усиленном электрическом поле накопится так много возбужденных частиц, что отлипание электронов, обусловленное ими, существенно превзойдет прилипание электронов, происходящее также в усиленном поле. Иными словами, можно сказать, что канал будет распространяться, если за время t=Rh/v в усиленном поле его головки разовьется неустойчивость, обусловленная отлипанием электронов. Характерное время развития такой неустойчивости определяется формулой (4.54). Приравнивая это время времени прохождения головки канала, получим скорость распространения канала „_ P Mbi (IEqIN) Nt ( S у/2 V~Kh (IE0IN) • (4'7^ Отсюда видно, что скорость распространения канала электроотрицательных газах оказывается функцией отношения двух резко зависящих от напряженности поля частот — частоты возбуждения электронных уровней молекул k0t(\E0lN) и частоты прилипания электронов к электроотрицательным молекулам Va(IE0IN). Подчеркнем, что мы рассмотрели механизмы распространения проводящего канала с дозвуковыми скоростями, когда давление газа в области головки канала можно было считать постоянным. Этот случай характерен в основном для несамостоятельных разрядов с длительностью однородного 107 горения порядка 10—100 мкс. В импульсных самостоятельных разрядах с длительностью горения порядка 1 мкс и меньше усиленные вблизи головки канала электрическое; поле и плотность тока достигают такого уровня, что выделе-1 ние энергии у головки становится способным поддерживать, ударную волну, распространяющуюся в газе. Ударная же волна приводит к термической ионизации газа, значительно превосходящей степень ионизации газа в объеме разряда. В этом случае проводящая головка распространяется в газе со скоростью детонационной волны, причем ее скорость распространения растет с ростом длины и значительно превосходит скорость звука в газе. § 4.5. Образование и распространение доменов сильного поля в несамостоятельном разряде В гл. III были рассмотрены условия развития доменных неустойчивостей в плазме самостоятельного разряда. Здесь следует прежде всего отметить, что доменная неустойчивость, связанная с отрицательностью дифференциальной проводимости среды, в плазме несамостоятельных разрядов будет развиваться точно так же, как и в плазме самостоятельных разрядов. Действительно, эта неустойчивость развивается с таким характерным временем, что концентрация электронов является «замороженной». Поэтому способ создания этой концентрации и то, зависит ее значение или не зависит от напряженности электрического поля, никак не скажутся на скорости роста доменов. Единственное различие заключается в том, что такая неустойчивость легче реализуется в плазме несамостоятельного разряда, поскольку в нем допустимые значения напряженности электрического поля ниже и соответственно средняя энергия электронов может быть ближе к рамзауэровскому резонансу в сечении рассеяния, чем в самостоятельном разряде. Примечательно, что доменная неустойчивость, связанная с прилипанием электронов, также легче развивается в плазме несамостоятельного разряда. Причина этого заключается в том, что в несамостоятельном разряде собственная ионизация несущественна, и, следовательно, для того чтобы реализовались условия, при которых скорость прилипания будет существенно больше скорости ионизации, необязательно наличие в среде «частиц-отлипателей». В этом случае инкремент.развития доменов определяется выражением для со (§ 3.4), в котором можно положить vrf=O. 108 Поскольку в плазме несамостоятельного разряда доменная, «прилипательная» неустойчивость развивается в довольно широкой области физических условий и хорошо наблюдается на опыте, остановимся на ее обсуждении несколько подробнее. Рассматриваемая неустойчивость реализуется в виде слоев повышенного электрического поля, параллельных поверхности электродов и движущихся по направлению от катода к аноду. Связана эта неустойчивость с резко растущей зависимостью частоты диссоциативного прилипания электронов от напряженности электрического поля в плазме. Действительно, если в каком-то слое плазмы, перпендикулярном направлению электрического тока, поле возрастает, то концентрация электронов будет падать из-за роста частоты диссоциативного прилипания. Падение концентрации электронов в слое вследствие значительно меньшей подвижности отрицательных ионов по сравнению с электронами и сохранения полной плотности тока приводит к росту электрического поля и т. д. В результате развития этой неустойчивости в плазме разряда появляются слои, перпендикулярные току разряда, в которых концентрация электронов понижена, а концентрация отрицательных ионов и напряженность электрического поля повышены. Эти слои, называемые либо стратами, либо доменами, движутся в разряде от катода к аноду. Вследствие большей напряженности электрического поля в доменах они светятся ярче основного объема плазмы. Образование и движение доменов приводит также к характерной модуляции тока разряда.
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
