Моделирование индукционного разряда низкого давления в замкнутой бесферритной трубке

• Автор: Никифорова, Виктория Андреевна
• Шифр специальности: 05.09.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Перечень основных обозначений и сокращений
Введение
Глава 1. Анализ литературных данных
1.1 Краткая история развития индукционных ламп
1.2 Бесферритные безэлектродные источники света
1.3 Основы физики индукционного разряда
1.4 Теоретические и экспериментальные исследования безэлектродных бесферитных источников света
1.5 Цели и задачи диссертационной работы
Глава 2. Пространственное распределение параметров плазмы индукционного разряда
2.1 Дифференциальное уравнение напряженности ВЧ электрического поля в плазме бесферритного индукционного разряда
2.2 Решение уравнения при постоянной по сечению разрядной трубки концентрации электронов
2.3 Решение уравнения при бесселевском распределении концентрации электронов по сечению разрядной трубки
2.4 Пространственное распределение плотности тока и объемной плотности мощности плазмы
2.5 Разрядный ток и мощность, поглощенная плазмой разряда
2.6 Выводы к главе
Глава 3. Комплексная математическая модель плазмы индукционного разряда низкого давления
3.1 Уравнения модели
3.2 Потери на упругие соударения СПег
3.3 Потери на возбуждение атомов СПев

3.4 Потери на ионизацию атомов й7ег
3.5 Потери на стенках трубки ®ерек
3.6 Параметры плазмы индукционного разряда
3.7 Выводы к главе
Заключение и выводы
Список литературы

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
а,Ь, с - коэффициенты, характеризующие свойства ферромагнетиков; а,Ь - коэффициенты, определяемые геометрией разрядной трубки; а, с, Ъ, т - параметры уравнения Бесселя;
Ъ[ - ПОДВИЖНОСТЬ ИОНОВ, М / В'С',
Ьег - функция Кельвина;
Ье1 - функция Кельвина;
с - размерный коэффициент, зависящий от температуры ферромагнетика; С1 , С2 - коэффициенты цилиндрической функции;
Вт - амплитуда магнитной индукции в сердечнике, Тл;
В - магнитная индукция в сердечнике, Тл;

И - электрическая индукция, Кл / м ;
Е - напряженность электрического поля, В/м;
Ет - амплитуда напряженности электрического поля, В/м;
Е - напряженность электрического поля, отн. ед.;
Е - напряженность электрического поля у провода с током, В/м;
Еа - напряженность электрического поля в плоскости а, В/м;
Ер1тр - среднее значение напряженности электрического поля,
рассчитанное по трансформаторной модели, В/м;
Е5Г - среднее значение напряженности электрического поля, В/м; е - заряд электрона, Кл; gm - статистический вес состояния т;
сИ - элемент контура, м;

с/У - элемент объема, М- ;
/ - частота ВЧ-поля, Гц;
/е - функция распределения электронов по энергиям;
Г] - световая отдача лампы, лм/Вт;

Сови [32] рассчитал электромагнитное поле в приближении однородной проводимости, но с учетом ее комплексного характера. Все указнные выше авторы в своих моделях брали для упрощения расчетов постоянную концентрацию электронов по сечению. Все расчеты проводились для конфигурации трубка-катушка, показанной на рис. 15.
В [33-35] распределение напряженности ВЧ электрического поля по сечению разрядной трубки находилось численным методом с учетом пространственной неоднородности распределения концентрации электронов. Однако, результаты этих работ не применимы к нашим условиям, поскольку исследовалась индуктивная дуга высокого давления. В [36] авторы учли неоднородность концентрации электронов для индуктивной плазмы низкого давления, и в результате была получена самосогласованная модель. В приближении одинаковой по объему плазмы электронной температуры (что, как было показано в [37,38] достаточно точно выполняется для плазмы низкого давления) и при учете лишь одноступенчатой ионизации, в работе [36] было найдено, что распределение концентрации электронов по сечению разрядной трубки описывается функцией Бесселя нулевого порядка [30,31], которая хорошо аппроксимируется параболой.
Теоретическое исследование распределения ВЧ электрического поля в плазме цилиндрического индуктивного разряда низкого давления было проведено Стоксом [39]. Деннеманом [40] было проведено теоретическое и экспериментальное исследование индуктивного безэлектродного разряда низкого давления в смеси Аг (370 Па) (1 Па) на частотах от 3 до 8 МГц.
В [41] моделировался индуктивный разряд для нескольких вариантов расположения витков катушки относительно разрядной трубки (рис. 16). Рассматривались две модели: Эккерта (постоянная по сечению концентрация электронов) и модель Деннемана (численное решение дифференциального уравнения, полученного из системы уравнений Максвелла при параболической аппроксимации распределения концентрации электронов по