Спектроскопическое исследование ионизационных процессов в газоразрядной плазме в смесях гелия и аргона с молекулярными газами

• Автор: Уткин, Юрий Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Экспериментальные установки и методики измерений.
1.1 Экспериментальные установки.
1.1.1. Установка для исследований в тлеющем разряде
1.1.2. Установка для исследования оптогальванического эффекта в СО - лазере
1.2 Методика измерения электрического поля и
концентрации электронов в разряде
1.3 Методика измерения концентрации возбуждённых
атомов Не и Аг в разряде и послесвечении
Г лава 2. Обнаружение и исследование эффекта возникновения “темной фазы”
развития положительного столба тлеющего разряда.
2.1 Введение
2.1 Литературный обзор
2.3 Экспериментальные результаты
2.4 Обсуждение экспериментальных результатов и
результатов численного моделирования
2.5 Заключение
Глава 3. Процессы ионизации N2, возбуждения и дезактивации электронных состояний N2 и N2' в разряде и в послесвечении в смеси Аг- N2.
3.1 Введение
3.2 Литературный обзор
3.3 Экспериментальные результаты и их обсуждение
3.3.1 Распад состояния А3£и+ молекулы N2
3.3.2 Процессы возбуждения состояния С3П„ молекулы N2

3.3.3 Процессы возбуждения состояния В2£и иона N2
в разряде и послесвечении
3.4 Выводы
Глава 4. Оптогальванический эффект и процессы ионизации в активной среде проточного СО-лазера с криогенным охлаждением.
4.1 Введение
4.2 Обзор литературы
4.3 Экспериментальные результаты и их обсуждение.
Построение численной модели
4.4 Выводы
Заключение.
Литература.

Введение
Разряд в инертных газах и их смесях с молекулярными добавками является объектом исследований в очень большом, количестве работ. Интерес к исследованию элементарных процессов в таком разряде обусловлен его широким распространением во многих областях научных исследований, а также в промышленности. Прежде всего сюда следует отнести газовые лазеры, активной средой которых является газовый разряд в смеси инертных газов (Не - Ne лазер) или в смеси инертного газа с молекулярными добавками (СО - лазер, СОг и NO2-лазер, азотный лазер и др.) Эти лазеры очень широко распространены, так как они совмещают в себе одновременно хорошие когерентные свойства лазерного луча и большую мощность генерации. Знание элементарных процессов и констант их скорости в таких объектах необходимо для их теоретического моделирования и оптимизации работы.Молекулярные добавки к инертным газам могут при определенных условиях играть заметную роль в ионизации. В этой связи представляется важным выяснение основных механизмов ионизации и измерение констант их скорости, поскольку эти процессы определяют баланс заряженных частиц и величину Е/N, которая полностью определяет состояние электронной компоненты плазмы. Без знания Е/N невозможно описание любых процессов, связанных с электронным возбуждением в плазме.
Молекулярные добавки могут оказывать существенное влияние на устойчивость разряда, появление страт и шумов, на характер установления стационарных характеристик положительного столба при его зажигании.
Стационарная и распадающаяся плазма (послесвечение) в смесях инертных газов с молекулярными добавками широко используется для изучения элементарных процессов, происходящих с участием молекул, измерения вероятностей, сечений и констант скоростей реакций. Использование смесей инертных газов с малыми добавками молекулярных особенно удобно для этих целей, так как малое парциальное давление примеси в буферном газе делает

3. Автоэлектронная эмиссия при наличии на катоде диэлектрических плёнок и загрязнений, которые заряжаются положительно при бомбардировке ионами и, тем самым, создают аномально большое поле у катода. Этого поля достаточно, чтобы происходила эмиссия электронов из металла через диэлектрический слой.
4. Инициирование электронов в результате процессов, связанных с адсорбцией.
5. Ионизация газа и фотоэффект на катоде под воздействием внешнего (например, космического) излучения.
На втором этапе развития пробоя наблюдается нарастание тока за счёт следующих друг за другом по времени электронных лавин. Продолжительность этой фазы в зависимости от характера вторичных процессов и перенапряжения может составлять от сотен наносекунд до десятков микросекунд.
Для описания нарастания концентрации заряженных частиц в промежутке используют коэффициент ударной ионизации а. Его можно определить, используя соотношение для полного тока во внешней цепи [4]:
i = Ьм exp(a-d)/(l - y-[exp(a-d)-l]) (2.3)
где i3M - ток эмиссии электронов с катода, d - длина промежутка, у - коэффициент Таунсенда, характеризующий вторичные процессы на катоде и входящий в условие самостоятельности разряда:
ц = y-[exp(a-d)-l]> 1 (2.4)
Коэффициент ударной ионизации связан с напряжённостью поля законом подобия:
a/p = f(E/p) (2.5)
который из простейшей теории можно получить в виде [5]:
a/р = А ехр( - В/(Е/р)) (2.6)
Отклонения от закона подобия (2.5) могут быть вызваны наличием дополнительных каналов рождения заряженных частиц (ассоциативная ионизация, реакция Пеннинга и т. п.). В этой связи существенную роль играет наличие в газе различных примесей. С другой стороны, наличие молекулярных примесей приводит