Эффективность формирования убегающих электронов в различных типах поперечных газовых разрядов

• Автор: Бакаев, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 173 с.

Оглавление
Оглавление

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Анализ литературных источников. Постановка задачи

1.1. Лазеры на парах металлов с накачкой активной среды убегающими электронами

1.2. Типы разрядов, используемые для возбуждения лазерных сред в режиме убегающих электронов

1.2.1. Отрицательное свечение разряда постоянного тока

1.2.2. Разряд с полым катодом

1.2.3. Емкостный высокочастотный разряд

1.3. Генерация электронных пучков в газах среднего давления

1.3.1. Возбуждение электронным пучком активных сред лазеров
1.3.2. Общие условия получения быстрых электронов в газовом разряде
1.3.3. Электронные пучки в поперечном высокочастотном разряде
1.3.4. Генерация электронных пучков в открытом разряде
1.3.5. Механизмы генерации электронного пучка
1.4 Эффективность формирования электронного пучка
1.4.1. Эффективность ЭП в РПК и ПВЧР
1.4.2. Эффективность в открытом разряде
1.5. Выводы. Постановка задачи
Глава 2. Методы исследования газового разряда с убегающими электронами.

2.1. Оптические и электрические методы исследования
2.1.1. Методы регистрации оптического излучения
2.1.2. Экспериментальная установка
2.1.3. Обоснование выбора типа газа
2.1.4. Конструкция ВЧ генераторов
2.2. Измерения универсальных зависимостей методом погасания разряда
2.3. Методы измерения электрических параметров разряда
2.3.1. Методы измерения вводимой в разряд ВЧ мощности, тока и напряжения
2.3.2. Методика зондовых измерений
2.4. Численные методы исследования убегающих электронов
2.4.1. Метод Монте-Карло
2.4.2. Расчет средних параметров
2.4.3. Использование объектно-ориентированного подхода для моделирования столкновительных процессов разряда
Глава 3. Убегающие электроны в несамосогласованных электрических полях различной конфигурации
3.1. Убегающие электроны в однородном поле
3.1.1. Общая постановка задачи
3.1.2. Расчет средних параметров в однородное поле с малыми величинами Е/р
3.1.3. Верификация метода Монте-Карло в области больших Е/р
3.2. Уравнение баланса энергии в однородном поле
3.2.1. Уравнения баланса энергии с учетом однократной ионизации в одномерном случае
3.2.2. Уравнение баланса энергии с учетом реакции образования двукратно заряженных ионов
3.2.3. Соотношение мощностей элементарных процессов в однородном поле
3.2.4. Уравнение баланса энергии в зоне убегания электронов
3.3. Убегающие электроны в неоднородных несамосогласованных электрических полях
3.3.1. Баланс энергии в неоднородном несамосогласованном поле
3.3.2. Эффект нелокальное в неоднородных полях
3.4. Убегающие электроны в неоднородных полях
3.5. Связь мощности УЭ с экспериментально измеряемыми величинами..
3.5.1. Связь мощности УЭ с ФРЭЭ
3.5.2. Связь мощности УЭ с эффективностью образования электронного пучка
3.5.3. Связь мощности УЭ с оптически измеряемыми характеристиками.
Глава 4 . Убегающие электроны в самосогласованных полях поперечного разряда
4.1. Самосогласованная модель поперечного разряда
4.1.1. Постановка самосогласованной задачи поперечного разряда
4.1.2. Технология трубок поля
4.2. Расчет вольтамперных характеристик поперечного разряда
4.2.1. Нормальный режим поперечного разряда
4.2.2. Расчет вольтамперных характеристик поперечного разряда. Аномальный режим
4.2.3. Влияние двукратных ионов на ВАХ
4.2.4. Верификация расчетов по катодному пятну нормального разряда.
4.2.5. Исследование универсальных характеристик поперечного разряда методом погасания
4.2.6. Модифицированные апроксимационные зависимости ВАХ.
Влияние материала катода
4.3. Влияние на ВАХ изменения различных параметров
4.3.1. Влияние коэффициента вторичной эмиссии на ВАХ
4.3.2. Влияние внешнего пучка электронов на ВАХ разряда
4.4. Исследование пространственного распределения интенсивностей атомарных и ионных линий гелия в поперечном разряде
4.4.1. Расчет интенсивности свечения различных линий в прикатодных зонах поперечного разряда
4.4.2. Вычисление основных параметров разряда по пространственному распределению ионной линии‘
[4686 А Не+*
2.3. Методы измерения электрических параметров разряда.
2.3.1. Методы измерения вводимой в разряд ВЧ мощности, тока и напряжения.
В данном разделе описаны методы, которые использовались нами для измерения тока и ВЧ напряжения на электродах, величины вводимой в разряд мощности, а также падения напряжения на разряде. Для измерения больших ВЧ напряжений использовался вольтметр ВМ-388Е (Тесла) с делителем напряжения, составленным из двух малоиндуктивных конденсаторов КВИ-3 емкостью 10 и 1000 пф. Ток разряда определялся по падению напряжения на конденсаторе КВИ-3-5100 пф, включенном последовательно с разрядной трубкой. Как оказалось, малоиндуктивные резисторы типа УЛИ, которые часто используют для этих целей, были непригодны, они имели импеданс, сложным образом зависящий от частоты. Для конденсаторов КВИ эта зависимость в исследованном диапазоне частот имеет простой вид Z = 1/соС. Определение величины вводимой в разряд мощности Рвч проводилось первоначально по величине тока, напряжения и сдвига фаз <р между ними Рвч — UI coscp. Однако, этот метод не обеспечивал хорошей воспроизводимости измерений. Нами был разработан простой метод измерения Рвч с помощью термопар, введенных внутрь исследовательской камеры. Метод основана на том, что вводимая в разряд энергия в конце концов выделяется в виде тепла в объеме разрядной камеры (за исключением небольшой доли энергии, уносимой в ввде излучения плазмы). Далее происходит теплообмен поверхности камеры с окружающей средой, который при стационарном и ламинарном режиме конвективного теплообмена, согласно [175], описывается выражением:
^|хЯо-',28,,4й1,4(Т-Т0) + аж1х(Т4-Т04) + ^ (1)
где Р - вводимая в разряд мощность, Р„ - мощность излучения плазмы,