Кинетические явления в плазме тлеющего разряда в магнитном поле

• Автор: Червяков, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЗОНДОВЫХ И ОПТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

§1.1 Экспериментальная установка для проведения зондовых

измерений

§1.2 Экспериментальная установка для проведения зондовых

измерений в анодной области тлеющего разряда

§1.3 Экспериментальная установка для проведения зондовых

измерений в стратифицированном положительном столбе тлеющего

разряда

§ 1.4 Влияние ионного тока на зонд на результаты измерения ФРЭ

§1.5 Экспериментальная установка для проведения оптических

измерений
§1.6 Учет искажающего действия стоячих страт на измерение потенциала в анодной области тлеющего разряда
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЕЙ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА В ИНЕРТНЫХ ГАЗАХ, ОСНОВАННЫХ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ НЕЛОКАЛЬНОЙ КИНЕТИКИ ЭЛЕКТРОНОВ
§2.1 Описание положительного столба тлеющего разряда без
магнитного поля и в аксиальном магнитном поле
§2.2 Формулировка кинетического уравнения для описания однородного положительного столба без магнитного поля и в
аксиальном магнитном поле
§2.3 Методика расчета функции распределения в положительном
столбе
§2.4 Модель формирования ФРЭ в анодной области
§2.5 Модель формирования ФРЭ в стоячих стратах

§2.6 Развитие единого подхода для описания различных областей
ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА В ИНЕРТНЫХ ГАЗАХ, ОСНОВАННОГО НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ НЕЛОКАЛЬНОЙ КИНЕТИКИ ЭЛЕКТРОНОВ
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ. СРАВНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ
§3.1 Интерпретация результатов измерения и расчетов в
положительном столбе
§3.2 Анализ оптических измерений в положительном столбе
§3.3 Характер ионизации в положительном столбе
§3.4 Интерпретация результатов зондовых измерений в анодной
области
§3.5 Влияние магнитного поля на ФРЭ в анодной области
§3.6 Анализ и сравнение результатов зондовых измерений и расчетов
ФРЭ В СТОЯЧИХ СТРАТАХ
§3.7 Экспериментальная проверка возможности единой методики описания различных областей тлеющего разряда
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Положительный столб. Широкое применение газоразрядной плазмы во многих прибора, например газоразрядных источниках света, а также разнообразие явлений и процессов, протекающих в положительном столбе, обуславливают постоянный интерес к положительному столбу как объекту исследования.
Исследованию положительного столба посвящено большое количество работ, как экспериментальных, так и теоретических. Значительная часть результатов отражена в [1-5]. Современное состояние теории положительного столба отражено в обзорах [6, 7].
Основы теории плазмы положительного столба низкого давления были заложены К. Ленгмюром и Л. Тонксом и затем дополнены Киллианом, Дрювестейном и Клярфельдом. [8-26].
В положительном столбе и на его границах происходят разнообразные элементарные процессы, в большей или меньшей степени существенные для механизма существования разряда. В них участвуют электроны, положительные ионы и невозбужденные молекулы. К ним относятся прямые возбуждения и ионизация электронным ударом рекомбинация электронов и ионов на стенках. Возбужденные молекулы принимают участие в ступенчатой ионизации и возбуждении. Очевидно, что значение процессов, в которых участвуют возбужденные молекулы, возрастает при увеличении числа столкновений, т.е. при возрастании давления газа и плотности разрядного тока.
Теория положительного столба тлеющего разряда по атомными характеристиками газа (функции возбуждения и ионизации, масса молекул, свободные пробеги и т.д.) и внешними параметрами разряда (давление, сила тока, диаметр трубки) позволяет рассчитать электрические и оптические характеристиками столба, такие как концентрация, температура электронов, продольный градиент потенциала, мощность излучения.
столбе в аксиальном магнитном поле является локальной по отношению к радиальному полю.
Таблица 2. Значения длинны энергетической релаксации для электронов с различными энергиями в отсутствии и при наличии аксиального магнитного поля.
в (Те) 0 200
(эВ) 16 20 4
К (см) 8 0,8 2 0,44
§2.2 Формулировка кинетического уравнения для описания однородного положительного столба без магнитного поля и в аксиальном магнитном
поле
Для нахождения функции распределения электронов по энергии (ФРЭ) требуется решить кинетическое уравнение Больцмана. Общий вид уравнения Больцмана [28]:
+ Уёгас1(пР) + Г—1{ё + - [у х й]| = ^ (2.2.1)
д. ^ ш Д с ] о! 4 '
где: п - концентрация, £ - функция распределения , V - скорость, Ъ - зарядовое
число, е - заряд электрона, т - масса заряженной частицы, Е - напряженность
электрического поля, Н - напряженность магнитного поля, с - скорость света.
Одним из методов решения кинетического уравнения является
разложение по сферическим функциям в пространстве скоростей [28, 60]:
Дг,у,0 = £ £уГ(0’Ф№т(?’у’1) (2.2.2)
1=0 т
где 0, ф - углы, задающие направление скорости в сферической системе координат.