Формирование состава плазмы в закрытом дуговом разряде с молекулярными примесями

• Автор: Бородин, Валентин Иванович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 234 c. : ил

В в е д е н и е

Глава I. Проблемы и отличительные особенности электрического разряда высокого давления с молекулярными примесями

Глава 2. Методы определения характеристик закрытого дугового разряда

2.1. Диагностика по контурам спектральных линий

2.2. Интерферометрический метод

2.2.1. Определение тепловых характеристик разрядной трубки

2.2.2. Определение концентрации и атомной температуры в плазме

2.2.3. Определение плотности и температуры плазмы с помощью голографической интерферометрии
Глава 3. Исследование временных и пространственных распределений параметров плазмы МГЛ

3.1. Общие закономерности формирования состава плазмы

3.2. Влияние переменного характера разрядного тока на распределение компонент плазмы
3.3. Конвекция в ртутных дуговых разрядах с легкоио-низуемыми примесями
3.4. Исследование температуры плазмы
Глава 4. Модель для расчета состава плазмы с учетом процессов переноса
4.1. Анализ экспериментальных результатов
4.2. Особенности, упрощающие модель разряда МГЛ

4.3. Расчет радиальных распределений компонент плазмы
4.3.1. Диффузионное перераспределение
4.3.2. Ионизационное перераспределение
4.3.3. Совместное действие диффузионного и ионизационного механизмов распределения
4.4. Общее распределение компонент по объему разряда
Глава 5. Формирование условий на поверхности, ограничивающей плазму
5.1. Типы граничных условий
5.1 Л. Добавка в недостатке
5.1.2. Добавка в избытке
5.2. Распределение температуры по стенке разрядной трубки
Глава 6. Свойства конкретных источников МГЛ и вопросы их
' оптимизации
6.1. Влияние взаимных размеров разрядной зоны и трубки на состав плазмы
6.2. Уменьшение негативной роли конвекции при формировании состава плазмы
6.3. Определение коэффициентов диффузии
3 а к л ю ч е н и е
Л и т е р а т у р а
П р и л о ж е н и я
Литература к приложениям

Добавление примесей в электрический разряд приводит к изменению свойств плазмы (электро- и теплопроводность, излуча-тельная эффективность и т.д.), что широко используется при создании различных газоразрядных устройств: лазеров, плазмохимических реакторов, источников излучения и т.д. Однако, появляющаяся при этом многокомпонентность сильно усложняет картину происходящих явлений в плазме, затрудняет ее понимание.
Показательной в этом отношении является проблема перераспределения примесей (галогенидов металлов) в дуговых источниках излучения: металлогалоидных лампах (МГЛ) /1-3/, выступивших в данной работе в качестве примера устройств с многокомпонентной плазмой и конкретных объектов исследования. Для объяснения наблюдаемой неоднородности в распределении плотностей примеси по объему разрядной трубки вццвинут ряд механизмов (см.главу I), в некоторых случаях построены модели, согласующиеся у каждого автора с собственными экспериментальными данными.
Однако, приводимые разными авторами результаты настолько противоречат друг другу, что приходится констатировать фактическое отсутствие ясной картины формирования состава такой плазмы не только с количественной, но и с качественной стороны.
В МГЛ разряд происходит в буферном газе (ртутные пары и инертные газы) с добавками молекулярных примесей, в качестве которых наиболее подходящими являются галогениды металлов /1-/7, выполняющих в разряде двоякую функцию. С одной стороны, галогениды металлов имеют более высокое, чем у большинства металлов, давление насыщающих паров, при этом энергия диссоциации их молекул такова, что в плазме они практически все диссоциируют на атомы. В результате в разряде обеспечивается высокая плотность

2.2.3. Определение плотности и температуры плазмы с помощью голографической интерферометрии
Описанный выше метод интерферометрии с лазерными пучками обладает тем неудобством, что приходится производить большое количество измерений, каждый раз включая и выключая разряд и перестраивая схему на новое прохождение цучка в горелке. Использование для одной и той же МГЛ сразу нескольких таких интерферометров - сложная задача. Поэтому, удобным оказывается применение голографической интерферометрии. Однако, здесь имеются определенные трудности, уменьшающие преимущества метода. Более того, как будет видно из дальнейшего, наиболее эффективным оказывается метод, объединяющий оба метода: для расшифровки интерферограммы, полученной с помощью голографии, необходимы дополнительные данные, которые получаются из эксперимента с двухлучевым интерферометром. Интерферограмма получается методом двух экспозиций. Первая экспозиция делается в рабочем состоянии источника, вторая - после установления теплового равновесия частиц плазмы со стенкой трубки при выключении разрдца.
Все описанные выше сложности, связанные с видом функции распределения частиц в плазме и с наличием оптически несовершенной оболочки разряда проявляются при получении и обработке голографических интерферограмм. Более того, из-за большого отклонения краевых лучей относительно лучей, проходящих через центральные области разряда (величина отклонения равна нескольким десяткам градусов), зачастую, у стенки не разрешается более толстый слой, чем это было ранее. Поэтому здесь для увеличения точности еще более целесообразнее использовать дополнительный эксперимент по определению концентрации на стенке.