|
Физические явления в газоразрядной плазме - Велихов Е.П.Скачать (прямая ссылка):  Efp = (Efp)at« 35В/(см- Тор). Эксперименты, однако, показывают, что разряд в воздухе может стационарно гореть при значительно меньших значениях параметра Elp. Кроме того, эксперименты по измерению распределения электрического поля в разряде обнаружили его существенную неоднородность, а именно напряженность электрического поля растет от катода к аноду. При этом весь разряд между катодной областью и анодом можно условно разбить на две области. В первой области Elp<(Elp)at, т. е. скорость прилипания электронов превосходит скорость их образования за счет ионизации. Во второй области, расположенной вблизи анода, Е/р> > (Elp)it и скорость ионизационного возникновения электронов превосходит скорость их прилипания. В этой области наряду с электронами образуются положительные ионы, которые дрейфуют затем в первую область, где рекомбини-руют с отрицательными ионами. Система уравнений, описывающая поведение плазмы стационарного разряда, горящего в электроотрицательном газе, имеет вид ? («Л) = vine — VaIie- ?rnenf, A (njv~) = vane—?rinjnt, ? (п}і>+) ^ - v,«, + $rlnjnt + prnent, (5.17) J-xE = ine(ne + rii—nt). * Здесь va — частота прилипания электронов, ?ri — коэффициент ион-ионной рекомбинации. - . Для аналитического решения этой системы уравнений в области, где Elр< (Е!р)лі и скорость ионизации газа мала по сравнению со скоростью прилипания, можно сделать следующие предположения, аналогичные тем, которые принимались при исследовании темного фарадеева пространства. Вне катодного слоя плазма квазинейтральна. При этом за счет того, что прилипание электронов преобладает над их рекомбинацией, можно считать, что концентрация электро 123 нов мала по сравнению с концентрацией отрицательных и нов, так что nj » nf = п^>пе. Можно также считать, что за счет значительно большей дрей фовой скорости электронов по сравнению с дрейфовой ско ростью ионов электрический ток в основном переноситс-электронами: j — епе\хеЕ = const. Кроме этого, будем считать, что С учетом ска-f занного перепишем систему (5.17), описывающую неоднск родную плазму разряда в электроотрицательном газе, в виде ^T=W-PH"2, I^ = M'. (5-18) etie\ieE = j. Из первых двух уравнений следует, что n = (vane/2?rly'K (5.19) Пренебрегая зависимостью Iie(E) и используя (5.19), из двух последних уравнений системы (5.18) можно получить уравнение, определяющее зависимость E (х) в межэлектродном промежутке: Отсюда видно, что если va> — 1 (это условие хорошо выполняется практически для всех электроотрицательных газов), то электрическое поле в разряде растет в направлении от катода к аноду. Для воздуха, например, воспользовавшись аппроксимацией коэффициентов где Л =7,6-10-' см-Top/B2, ?°=2,6-10-9 см3/(Тор-с), k — =8-10-"3 см2-Тор2/В2, можно получить явное выражение, определяющее распределение электрического поля в разряде: (5.21 124 Здесь Ec — напряженность электрического поля на границе катодной области и положительного столба (лг=0). Видно, что электрическое поле в положительном столбе разряда растет в направлении х. Одновременно с электрическим полем растет концентрация положительных и отрицательных ионов, а концентрация электронов убывает. С увеличением тока разряда скорость роста электрического поля вдоль оси X становится больше. Выражение (5.21) остается справедливым до тех пор, пока параметр Elp не увеличится до значения (EIp)at, когда скорость ионизационного возникновения электронов превысит скорость их прилипания к молекулам (атомам). Естественно, что с помощью (5.21) можно оценить размер области разряда, в которой прилипание электронов доминирует над ионизацией: (5.22) При плотностях тока, характерных для тлеющего самостоятельного разряда (/<10 мА/см2), размер этой области может достигать IO2 см, что существенно превышает размеры характерных межэлектродных промежутков, составляющие величину порядка нескольких сантиметров. Поэтому реально распределение электрического поля в тлеющем разряде, происходящем в электроотрицательном газе, всегда неоднородно, а параметр Elp в положительном столбе меньше [Eip) at- § 5.4. Особенности распределения электрического поля в продольном тлеющем разряде В продольном разряде электрический ток прф-екает либо по направлению потока газа, либо против него. Одним из электродов в таком разряде является, как правило, металлическая сетка, через которую идет-поток газа, другим — набор металлических стержней с индивидуальными балластными сопротивлениями. Призначеннях параметра Eipmlb—25 В/(см-Тор); характерных для самостоятельных разрядов, скорость дрейфа ионов составляет приблизительно 300—500 м/с. Поэтому движение газа со скоростями 100—200 м/с может существенным образом сказаться на скорости движения ионов, а это, в свою очередь, скажется на свойствах разряда, зависящих 125 от скорости движения ионов. Действительно, выражения, определяющие длину темного фарадеева пространства If и длину области разряда, горящего в электроотрицательном газе I непосредственно зависят от подвижности ионов
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
