Формирование функции распределения электронов в распадающейся плазме в присутствии слабых электрических полей

• Автор: Латышев, Филипп Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.08, 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Экспериментальные методы исследования

1.1 Нахождение функции распределения электронов по энергиям в плазме

1.1.1 Введение

1.1.2 Методика получения ФРЭЭ.

1.1.3 Описание экспериментальной установки для исследования ФРЭЭ

1.2 Измерение концентрации электронов по проводимости плазмы

1.3 Измерение концентрации возбужденных атомов

1.3.1 Описание использованного в данной работе метода поглощения

1.3.2 Описание экспериментальной установки для измерения концентраций возбужденных атомов
1.3.3 Погрешности измерения концентрации возбужденных атомов.
1.4 Основные результаты главы 1.
2 Температура электронов в послесвечении легких инертных газов при повышенных давлениях
2.1 Введение
2.2 Особенности экспериментальной установки.
2.3 Анализ процессов рождения быстрых электронов, влияющих
на релаксацию электронной температуры.
2.4 Влияние потенциала стенки на баланс энергии электронов в
2.5 Результаты исследования релаксации температуры электронов в послесвечении неона и гелия.
2.6 Основные результаты главы 2 бб
3 Температура электронов в распадающейся плазме молекулярного азота в присутствии малых электрических полей
3.1 Введение.
3.2 Анализ кинетического уравнения Больцмана для электронов
3.3 Уравнение баланса средней энергии электронного газа
3.4 Исследование возникновения бистабильных состояний при
релаксации электронной температуры.
3.5 Результаты экспериментов по наблюдению ФРЭЭ
3.6 Основные результаты главы 3
4 Температура электронов в распадающейся плазме криптона в присутствии слабых электрических полей
4.1 Введение.
4.2 Условия проведения эксперимента .
4.3 Релаксация электронной температуры в плазме послесвечения
4.4 Температура электронов в подогревающем импульсе
4.5 Основные результаты главы 4
Заключение
Приложение
Список литературы


Особенно сильно это проявляется в плазме несамостоятельных разрядов, в частности в плазме послесвечения при наличии слабого продольного электрического поля, когда величина средней энергии электронов соответствует энергии минимума Рамзауэра е ы 0. О.СэВ. В ряде теоретических работ предсказывалось проявление гистерезисных явлений [,], бистабильных состояний []. Анализировалась возможность проявления отрицательной дифференциальной проводимости [], возможность наблюдения эффекта абсолютной отрицательной проводимости в смесях тяжелых инертных газов с электроотрицательными газами [] или в присутствии оптически возбужденных паров щелочных металлов []. Однако в указанных работах проводился параметрический расчет ФРЭЭ и кинетических коэффициентов для безграничной плазмы и не рассматривались граничные условия, которые накладываются электродами и стенками газоразрядной трубки. Граничные условия могут существенно повлиять на область предсказанных эффектов. ФРЭЭ в послесвечении плазмы тяжелых инертных газов при наличии слабых электрических полей. Оптимизация проведения эксперимента по определению ФРЭЭ в плазме послесвечения методом численного дифференцирования. Разработка новой методики нахождения ФРЭЭ из зондовых ВЛХ с меньшими систематическими искажениями, чем методы ленгмюровского и диффузионного зондов. Теоретическое и экспериментальное исследование ФРЭЭ и температуры электронов в плазме послесвечения инертных газов повышенного давления в промежуточном случае между локальным и нелокальным режимами формирования ФРЭЭ. Экспериментальное и теоретическое исследование ФРЭЭ в плазме послесвечения молекулярного азота в присутствии слабых электрических полей. Анализ условий возникновения эффекта бистабильности электронной температуры. Экспериментальное и теоретическое исследование плазмы послесвечения тяжелых инертных газов в присутствии слабых электрических полей. Изучение влияния диффузии на параметры плазмы в таких условиях. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Кратко изложим ее содержание. В первой главе излагаются экспериментальные методы, использованные при проведении эксперимента. Описывется новая методика нахождения ФРЭЭ по комбинации первой и второй производных зондового тока. ВАХ используются -битные ЦЛП и АЦП, сопряженные с персональным компьютером. Описываются основные блоки созданной схемы, рассматриваются возможные ошибки за счет систематических и случайных погрешностей. Описываются методы, использованные при измерении концентрации электронов по проводимости плазмы и измерении концентраций возбужденных атомов. Рассматривается устройство разработанного нами многоканального счетчика событий (МС), использованного в схеме счета фотонов. Приводится сравнение данного устройства с имеющимися доступными аналогами. Вторая глава посвящена исследованию ФРЭЭ и температуры электронов в плазме послесвечения гелия и неона повышенного давления. Рассматривается влияние процессов с образованием быстрых электронов на скорость релаксации электронной температуры при повышенных давлениях. Исследуется влияние потенциала стенки на баланс электронной температуры в переходном режиме формирования нелокальной ФРЭЭ. Приводятся результаты экспериментального измерения высокоэнсргетичсская часть ФРЭЭ в режиме скачка пристеночного потенциала в распадающейся плазме неона. При помощи аналитической модели проводится сравнение полученной ФРЭЭ с энергетическим распределением, рассчитанным в предположении свободной диффузии электронов к стенкам разрядной трубки, а также с локальной ФРЭЭ. В третьей главе на основе экспериментов и теоретических расчетов строится аналитическая модель для ФРЭЭ в послесвечении азота в присутствии слабых электрических полей. Рассматривается влияние степени ионизации и неравновесного распределения молекул по колебательным возбужденным состояниям на величину электронной температуры. Исследуется возможность реализации двух состояний с различными значениями Тс в зависимости от величин концентрации электронов и температуры колебательного распределения. Аналитически изучается влияние приложения слабого электрического поля на поведение электронной температуры и приводятся результаты экспериментов по измерению Те в таких условиях.