Моделирование низкотемпературной газоразрядной плазмы ксенона и криптона при средних давлениях

• Автор: Зверева, Галина Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Расчет барьерного разряда в ксеноне

1.1 Введение
1.2 Обзор литературы
1.3 Расчетная модель плазмы БР
1.4 Зависимость концентраций компонент плазмы от времени
1.5 Основные каналы заселения и разрушения компонент плазмы и их зависимость от времени
1.6 Параметры определяющие кпд выхода ВУФ излучения эксимеров
1.7 Выводы
Глава 2. Расчет барьерного разряда в смеси криптона и
ксенона
2.1 Введение
2.2 Расчетная модель плазмы БР в смеси Кг-Хе. . . .
2.3 Результаты расчета концентраций компонент плазмы,
особенности образования гомо- и гетеро-ядерных . эксимеров в разряде
2.4 КПД выхода ВУФ излучения , концентрации эксимеров в смеси Кг-Хе
2.5 Особенности передачи возбуждения в смеси
2 . 6 Выводы
Глава 3.Расчет параметров положительного столба в ксеноне
3.1 Введение
3.2 Расчетная модель плазмы.
3.3 Результаты расчетов и их обсуждение
3.4 Выводы
4. Заключение
5. Приложение .Численное решение уравнения Больцмана. . 117 Список литературы
1.Введение.
Диссертация посвящена расчетам характеристик плазмы газовых разрядов околоатмосферного ( несколько сотен торр) давления в инертных газах (Хе) и их смесях (Кг-Хе). В работе рассчитывались такие параметры как: концентрации
компонент плазмы, газовая и электронная температура, исследовались механизмы заселения и разрушения компонент.
В диссертации ставились задачи интересные не только в научном , но и в прикладном плане . С прикладной точки зрения плазма инертных газов средних давлений интересна как эффективный источник излучения в области вакуумного ультрафиолета (ВУФ). Поэтому большое внимание уделялось
расчетам и исследованиям параметров , являющихся основными для источника света: значению кпд выхода излучения и его
интенсивности.
Источником ВУФ излучения в газовых разрядах средних давлений являются двухатомные молекулы инертных газов эксимеры . То, что длины волн переходов эксимеров находятся в ВУФ области , делает экспериментальные исследования технически сложными и дорогостоящими. Расчеты же позволяют получить информацию избежав сложностей и дополнить
экспериментальные данные.
Для достижения указанных целей проводился расчет
параметров разрядов двух типов: барьерного и тлеющего. При
определении концентраций компонент плазмы решалась система кинетических уравнений баланса частиц, скорости процессов и температура электронов Те расчитывались с помощью уравнения Больцмана для ФРЭЭ, температура газа Тд вычислялась с
помощью уравнения теплопроводности.
фотоионизации, -число фотонов в единице объема. Так как оценить плотность фотонов трудно, за исключением условий равновесия , когда оно может быть найдено из формулы
Планка, то в качестве оценки сверху предполагалось , что ^ равна максимальной плотности эксимеров ~1015 см"3, что дает т~10”7с.
1.4 Зависимость концентраций компонент плазмы от
времени.
Моделирование проводилось для обычно используемого в барьерном разряде в ксеноне значения давления - Р=400 торр. Температура газа Тд , также как и в расчетах [44, 49], предполагалась равной 300°К. То, что температура газа в БР близка к комнатной является достаточно общепринятым мнением [35,28], и именно это свойство позволяет получать в ВР высокие концентрации молекул , чувствительных к
температуре: Оз , эксимерные молекулы и т.д. На низкую
величину Тд указывают как оценки [35], так и имеющиеся экспериментальные измерения [16,98]. В [16] Тд вычислялась по свечению Б-ветви 2-ой положительной полосы азота в плазме БР Аг-СО (99%—1%) и оказалась равной 670°К , но так как молекулярная добавка СО увеличивает Тд за счет колебательных и вращательных переходов, то для чистого Аг значение температуры ожидается меньшим. Аналогичная
ситуация описана и в работе [98], где измерялась Тд в смеси Не- N2 , причем с уменьшением добавки N2 температура стремилась к 400°К.
Наиболее сложную задачу представляет выбор зависимости электрического поля в БР от времени Е(б). В расчетах использовалась зависимость предложенная в [44], при этом