Исследование электрических и спектральных характеристик тлеющего разряда низкого давления в продольном магнитном поле

• Автор: Пинаев, Вадим Александрович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 108 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Современное состояние исследования тлеющего разряда
1.1. Непрерывный спектр излучения тлеющего разряда
1.2.Функция распределения электронов по энергиям в области отрицательного свечения
1.3.Влияние продольного магнитного поля на тлеющий разряд
1.4. Диффузия заряженных частиц в магнитном поле
1.5.Заключение по главе
ГЛАВА 2. Экспериментальная установка. Методики измерений
2.1.Экспериментальная установка для исследования тлеющего
разряда низкого давления в продольном магнитном поле
2.2.Градуировка оптической системы. Спектральные измерения
2.3.Диагностика температуры и концентрации электронов плазмы тлеющего разряда
2.4.Двухзондовый метод диагностики плазмы
2.4.1. Определение температуры электронов
2.4.2. Определение плотности заряженных частиц
2.4.3. Погрешности зондовых измерений
2.5.Заключение по главе
ГЛАВА 3. Влияние магнитного поля на электрические характеристики
тлеющего разряда
3.1.Влияние магнитного поля на тлеющий разряд
3.2.Продольное распределение температуры и плотности электронов
3.3.Длина отрицательного свечения тлеющего разряда низкого
давления
3.4.Заключение по главе
Г ЛАВА 4. Непрерывный спектр излучения тлеющего разряда низкого
давления
4.1.Спектр излучения в области отрицательного свечения
4.2.Элементарные процессы формирующие излучение непрерывного
спектра тлеющего разряда
4.3.Тормозное излучение электрона на нейтральных частицах
4.4.Влияние нелокальное функции распределения электронов по энергиям на излучение непрерывного спектра
4.5.Спектр излучения области положительного столба
4.6.3аключение по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Применение тлеющего разряда в различных технологических процессах (обработка и модификация поверхности, плазмохимия) в лазерной технике (создание инверсной населённости), в качестве среды для исследований (пылевая плазма), в технологиях создания источников света (лампы дневного света, ультрафиолетовые лампы) делает актуальным его исследование в широкой области фундаментальных и прикладных задач физики низкотемпературной плазмы. Одним из способов изменения основных параметров тлеющего разряда является воздействие на него магнитного поля.
Проведенный анализ литературных данных показал, что большая часть работ, связанных с экспериментальными исследованиями тлеющего разряда, посвящена исследованиям тлеющего разряда в области положительного столба (ПС). Г ораздо меньшее количество работ посвящено изучению области отрицательного свечения (ОС). Влияние магнитного поля на область отрицательного свечения и излучение тлеющего разряда (ТР) в литературе практически не рассмотрено. Имеющиеся по данной тематике работы, как правило, описывают свойства тлеющего разряда в достаточно узком диапазоне параметров. Отсутствуют работы по исследованию излучения непрерывного спектра отрицательного свечения тлеющего разряда. Основная трудность измерения непрерывного спектра ТР низкого давления связана с тем, что интенсивность его излучения чрезвычайна мала.
Принимая во внимание отсутствие в литературе достаточных сведений о поведении тлеющего разряда в магнитном поле, можно сделать вывод об актуальности данных исследований.
Целью работы является проведение комплексных экспериментальных исследований спектральных и электрических характеристик тлеющего разряда в различных плазмообразующих газах в широком диапазоне определяющих параметров (давление разрядного газа, сила тока разряда, длина разряда).

где Л{Т^1 Т0) - функция, приведённая в [19], р - давление газа, Лтр - радиус разрядной трубки. Измерение температуры газа на стенке осуществляется с помощью термопары, а на оси разряда интерферометрическим методом.
Основным контактным методом, получившим широкое распространение при диагностике плазмы в диапазоне пе ~ 106-^ 1014 и р ~ 10'5^102 торр, является зондовый метод [4], позволяющий осуществлять локальное измерение основных плазменных параметров. При зондовой диагностике в плазму вводят электрод, на котором последовательно изменяют потенциал, снимая при этом ток, возникающий в зондовой цепи. По полученной зондовой ВАХ выполняют определение интересующих величин. Следует отметить, что теория зондовых измерений развита в достаточно узком диапазоне параметров, выход за рамки которых сильно усложняет интерпретацию полученных результатов и их достоверность.
2.4. Двухзондовый метод диагностики плазмы
В газовом разряде, как правило, всегда имеется опорный электрод относительно которого возможно задавать смещение потенциала зонда (например, анод или катод тлеющего разряда). Однако в некоторых типах разрядов [69] или космической плазме, где опорный электрод вообще отсутствует, применение одинарного зонда оказывается невозможным. В этом случае применяют метод двойного зонда, который впервые был предложен в работе [23]. Изначально метод предназначался для исследования распадающейся плазмы, поскольку в такой системе оказывается трудным поддерживать разность потенциала между плазмой и зондом, а если напряжение смещения подаётся относительно двух изолированных зондов, то вся система «плавает» вместе с плазмой, следуя за изменением потенциала в плазме [65].