Исследование разряда в скрещенных полях в гелии

• Автор: Платонов, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 94 с. : ил.

Глава
Обзор литературы. Постановка задачи и структура диссертации
1.1 Обзор литературы
1.2 Постановка задачи и структура диссертации
Глава2
Методика экспериментальных измерений
2.1 Основы зондовой методики
2.2 Радиотехническое дифференцирование зондовой характеристики
2.3 Влияние ионного тока на зонд на результаты измерения ФРЭ
2.4 Установка для измерения второй производной зондового тока
2.5 Градуировка измерительной установки
2.6 Проверка градуировки
2.7 Погрешности зондовых измерений
2.8 Установка для проведения оптических измерений
Глава
Разряд с цилиндрической геометрией электродов в электрическом и магнитном полях
3.1 Функция распределения электронов по энергиям и профиль потенциала в разряде в скрещенных полях в гелии
3.2 Распределение интенсивности линий атомарного спектра
3.3 Самосогласованная структура разряда постоянного тока с замкнутым холловским дрейфом в скрещенных полях
Глава
О кинетике электронов в прианодной области тлеющего разряда в скрещенных полях
Глава
Формирование алмазоподобных пленок в разряде в скрещенных полях
5.1 Получение алмазоподобных пленок и методика исследования их структуры
5.2 Результаты и их обсуждение
Заключение
Литература

Глава
Обзор литературы. Постановка задачи и структура диссертации
1.1 Обзор литературы
Тлеющий разряд представляет собой самоподдерживающийся газовый разряд с холодными электродами при определяющей роли электрического поля объемных зарядов. Характерная структура тлеющего разряда между двумя электродами схематично изображена на рисунке 1.1. Она состоит из визуально наблюдаемых чередующихся темных и светлых областей.
К катоду прилегает очень узкое астоново темное пространство (1). Затем следует тонкий слой катодного свечения (2), после которого идет темное катодное пространство (3). В этой области свечение газа слабее, а напряженность электрического поля выше, чем в других частях разряда. Далее от него резко отделена область отрицательного свечения (4), которое затухает в направлении анода и переходит в темное фарадеево пространство (5). За ним начинается положительный столб (6), который светится однородно или имеет слоистую структуру в виде неподвижных или движущихся вдоль оси разряда светящихся слоев - страт. Вблизи анода имеется сравнительно узкое анодное темное пространство (7) и у поверхности анода видна узкая область анодного свечения (8). Такое разделение на области производится на основании визуальных наблюдений. Границы этих областей не всегда четко определены, а связь их с физическими процессами в разряде бывает достаточно сложной. Между тем,

Рис. 1.1 Картина тлеющего разряда в трубке.

в физическом аспекте наиболее Ф
различны процессы в квазинейтральной плазме и в слое объемного заряда. Граница н
между этими областями не
совпадает с границей между свечениями разных типов
(рис. 1.2). Квазинейтральная Рис. 1.2 Разделение разряда на различные
плазма занимает области областиположительного столба, фарадеево темное пространство, часть областей отрицательного свечения и анодной области. К катоду, аноду и боковым стенкам трубки прилегают слои объемного заряда, в которых доминируют заряженные частицы одного знака.
Самоорганизация тлеющего разряда связана, прежде всего, с оптимальным перераспределением потенциала по длине разрядного промежутка вследствие влияния катодного слоя пространственного заряда. Ток, который у катода переносится, в основном, ионами, преобразуется в прикатодной области в электронный. Необходимая для этого ионизация создается электронами, разгоняемыми полем в прикатодном слое. Для поддержания в положительном столбе электронного тока, образующегося в прикатодном слое, требуется приложить лишь напряжение, чтобы ионизация в плазме компенсировала медленные процессы ухода электронов на стенки, рекомбинацию и прилипание. Простейшая модель катодного падения потенциала была развита А.Энгелем и М.Штеенбеком [1 - 4]. Их модель была основана на гидродинамических представлениях. Однако, немонотонные профили концентрации и поля в плазме, наличие большого количества медленных электронов, существование фарадеева темного пространства - не могут быть объяснены на основе локальной гидродинамической модели.
Основы теории плазмы положительного столба тлеющего разряда были заложены К.Ленгмюром и Л.Тонксом и затем дополнены Киллианом,

мала и обусловлена в основном столкновениями медленных электронов с метастабильными атомами, диффундирующими сюда из отрицательного свечения, а также поглощением резонансного излучения из других частей разряда.
В результате измерений выявлена динамика перераспределения интенсивности излучения вдоль радиуса в зависимости от магнитного поля (рис.3.8). Эффект смещения максимума интенсивности излучения к катоду при увеличении магнитного поля наблюдается для всех линий видимой области и носит одинаковый характер во всем диапазоне давлений и разрядных токов. Увеличение магнитного поля приводит к тому что уменьшается глубина проникновения электронов в плазму. Вместе с этим происходит увеличение числа актов возбуждения и ионизации и, как следствие, усиление интенсивности излучения линий атомарного спектра.
Уменьшение разрядного тока приводит к тому, что свечение тускнеет, и интенсивность излучения спектральных линий резко уменьшается. Уменьшение это пропорционально току. Это отчетливо видно на рисунке 3.7.
При уменьшении давления (рис.3.9) интенсивность свечения разрядного промежутка уменьшается.