Развитие моделей газовых разрядов в постоянных, высокочастотных и сверхвысокочастотных электрических полях

• Автор: Двинин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 398 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Содержание
Введение

Глава 1. Модели положительного столба низкого давления

§1. Классические модели положительного столба разряда постоянного тока

Глава 2. СВЧ разряд в волноводе, ионизационно-полевая неустойчивость и поглощение энергии

§1. Особенности характеристик СВЧ разряда низкого давления в волноводе

§2. Интегро-дифференциальное уравнение плазмы и слоя с учетом перезарядки

§3. Вывод уравнения плазмы и слоя из кинетического уравнения

§4. Уравнения плазмы и слоя для положительного столба со 100% рекомбинацией ионов на поверхности границы и функция распре- 63 деления ионов по энергиям
§5. Двумерные распределения плотности плазмы в газовом разряде низкого давления (диффузионный режим)
§6. Двумерное уравнение плазмы и слоя для положительного столба газового разряда
§7. Условия существования положительного столба в различных режимах
§8. Выводы к главе I

§2. Линейная теория ионизационно-полевой неустойчивости, связанной с возбуждением поверхностной волны
§3. Нелинейная модель ионизационно-полевой неустойчивости. Особенности баланса энергии
§4. Экспериментальное исследование СВЧ разряда в волноводе

§5. Влияние неоднородности плазмы на спектры поверхностных волн
§6. Поглощение СВЧ волны в резонансном слое в СВЧ разряде низкого давления внутри волновода
§7. Условия наблюдения ионизационно-полевой неустойчивости в разрядах. Выводы к главе 2.
Глава 3. Особенности распространения поверхностных волн вдоль границы газоразрядной плазмы с металлом
§ 1. Общие свойства поверхностных волн на границе плазмы и металла
§2. Линейная теория поверхностных волн на границе газоразрядной плазмы и металла
§3. Влияние поглощения волны на ее распространение
§4. Дисперсионное уравнение для нелинейной бегущей волны и ее форма
§5. Перенос энергии в поверхностной волне §6. Обсуждение результатов и выводы к главе
Глава 4. Элементарные модели разряда в свободном пространстве
§1. Особенности разряда в свободном пространстве. Постановка задачи к главе
§2. Диффузионная модель распространения СВЧ разряда в свободном пространстве
§3. Формирование разрядных нитей в СВЧ разряда высокого давления
§4. Сравнение с экспериментом. Дальнейшие теоретические исследования СВЧ разряда высокого давления
§5. Диффузионная модель разряда постоянного тока в потоке газа (воздуха)

196 202

§6. Простые модели положительного столба для разряда со сложной химической кинетикой
§7. Численное моделирование положительного столба со сложной
химической кинетикой
§8. Основные результаты главы 4.
Глава 5. Модель СВЧ разряда на диэлектрической поверхности
§ 1. Постановка задачи к главе
§2. Пространственное распределение плотности электронов в поперечном направлении
§3. Дисперсионные характеристики диэлектрического волновода, окруженного плазмой
§4. Распределение поля и плотности электронов вдоль положительного столба
§5. Формирование диффузионного слоя на границе плазмы и антенны и их влияние на свойства разряда
§6. Сравнение теоретических моделей с экспериментом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Основные результаты работы и выводы по диссертации
Благодарности
Список литературы

Глава 1. Модели положительного столба разряда низкого давления
§1. Классические модели положительного столба разряда постоянного
тока
Первые модели положительного столба низкого давления были созданы классиками газового разряда Шоттки [22] и Ленгмюром и Тонксом [24]. В работах рассматривался положительный столб дугового и тлеющего разряда низкого давления в газах в цилиндрических разрядных трубках. В первой модели рассмотрен предельный случай малых длин свободного пробега ионов (?ц«К, II - характерный размер системы), во второй - свободного падения ионов на стенку (А,; >Ж). Одновременно в той же работе [24] Ленгмюр и Тонкс показали, что на границе плазмы со стенкой формируется слой пространственного заряда, размером порядка радиуса Дебая, выравнивающий потоки электронов и ионов на стенку. Стало понятно, что нулевые граничные условия, использованные Шоттки в диффузионной модели, не позволяют корректно рассмотреть процессы в граничной области. В 1964 году РегББОп [25] модифицировал эти условия путем учета в уравнениях гидродинамики инерции ионов. Он установил, что скорость разлета одномерно неоднородной плазмы не может превышать ионно-звуковой скорости. Одновременно это условие получило распространение как условие перехода от квазинейт-ральной плазмы к слою пространственного заряда, формирующемуся на границе плазмы (критерий Бома [26, 135]). Еще одним усовершенствованием гидродинамической модели можно считать учет аномальности дрейфа ионов в приграничной области положительного столба [27, 136].
В дальнейшем исследования ограничивались гидродинамическими приближениями для плазмы и сопряжением полученных граничных условий с условиями для слоя пространственного заряда. Актуальность задачи заключалась в том, что применение критерия Бома не позволяет рассчитать размер слоя пространственного заряда, который оказывается бесконечным. Сложность постановки граничных условий связана с тем, что как решение в плазме, так и решение в слое по представляют собой различные асимптотики