ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные характеристики газового разряда из "Спектральный анализ газовых схем" Процессы в разряде определяются концентрацией электронов, концентрацией нормальных и возбужденных атомов и распределением частиц по скоростям. Смесь частиц, находящуюся в газоразрядном промежутке, можно рассматривать как совокупность трех сортов частиц электронов, ионов и атомов они образуют так называемую плазму. Существует два типа плазмы изотермическая и неизотермическая. [c.20] Под изотермической подразумевается плазма, находящаяся в состоянии, близком к тepмoдинa п чe кoмy равновесию. Она характеризуется определенной температурой Т, которая определяет степень ионизации вещества плазмы (концентрации ионов и электронов), распределение частиц по скоростям и распределение возбужденных частиц по энергетическим уровням. Эти распределения могут быть соответственно найдены по известным статистическим законам Саха, Максвелла и Больцмана, причем в них будет фигурировать одна и та же температура Т. [c.20] Средняя кинетическая энергия электронов, ионов и атомов одинакова и, следовательно, температура электронного газа совпадает с температурой самого газа. Такое равновесие может наступить при относительно больших давлениях, при которых наблюдается большое число соударений в единицу времени и происходит интенсивный обмен энергией. Примером изотермической плазмы являются дуга и искра при атмосферном давлении. Но даже при атмосферном давлении не всегда устанавливается термодинамическое равновесие, в частности оно отсутствует в дугах, горяших в ипертпых газах 1. [c.21] Под неизотермической плазмой подразумевается плазма, в которой атомы, электроны и ионы обладают различной энергией. [c.21] Электронная температура и электронная концентрация. Можно сопоставить средней кинетической энергии электронов в плазме определенную температуру, ее принято называть электронной температурой ( 7 ). Необходимо помнить условный характер этого термина, так как в газоразрядной неизотермической плазме отсутствует термодинамическое равновесие, а следовательно, обычное понятие о температуре теряет смысл. [c.21] Энергия электронов, как правило, больше средней энергии тяжелых частиц. Это объясняется тем, что при упругих столкновениях с тяжелыми частицами (атом, ион) электроны могут передать им вследствие различия масс соударяюшихся частиц только очень незначительную часть своей энергии. Передача значительной энергии возможна лишь при неупругих столкновениях, но доля их среди обшего числа соударений очень мала. [c.21] В положительном столбе электронная температура в зависимости от условий разряда и рода газа может достигать десятков и сотен тысяч градусов, тогда как температура ионов не превышает 1500—2000° К, а средняя температура газа порядка 500—1000° К. [c.21] При максвелловском распределении электронов по скоростям электронная температура является одним из основных параметров разряда, она определяет условия возбуждения спектра и, следовательно, интенсивность спектральных линий. [c.22] Весьма существенной характеристикой разряда является концентрация электронов ( е). Концентрация электронов определяет число возбуждающих соударений, от нее зависит вероятность процессов ступенчатой ионизации и ступенчатого возбуждения. [c.22] Электронную температуру и электронную концентрацию можно определить по классическому методу зондов Ленгмюра[ ]. Условия, необходимые для применения этого метода, подробно разобраны в статье Б. Н. Клярфельда Р]. [c.22] Применение мощного генератора развертки позволяет прокаливать зонды и получать правильные зондовые характеристики за весьма быстрый срокр 82] получения мгновенного значения концентрации электронов в неустойчивых разрядах используют метод резонансного высокочастотного зонда [s ]. Метод зондов находит применение и для исследования высокочастотных разрядов р -8 ]. [c.22] Электронную температуру можно измерить и по методу шумов. Температуры, измеренные методами зондов и шумов, хорошо совпадают. [c.22] Влияние параметров разряда на электронную температуру. Электронная температура зависит от силы тока в разрядном промежутке 9о-э5] давления р от диаметра разрядной трубки Р ° ] и от состава светящейся смеси ]° 100-10-1], Большинство работ посвящено исследованиям разряда в чистых газах. [c.23] Электронная температура падает с ростом давления, так как уменьшается длина свободного пробега. Это приводит к увеличению энергии, отдаваемой электроном при столкновениях, и электрон до столкновения с атомом не успевает накопить большую энергию. При высоких дяплениях электроны движутся медленно. С увеличением давления электронная температура приближается к температуре газа и может с ней совпасть (изотермическая плазма). [c.23] В молекулярных газах падение электронной температуры с ростом давления происходит не только вследствие уменьшения длины свободного пробега, но и вследствие изменения степени диссоциации молекул. Вероятность ионизации для диссоциированных молекул может быть и выше и ниже, чем для недиссоциированных молекул. Поэтому диссоциация молекул может вызывать как повышение температуры Те, так и уменьшение Р ]. [c.23] С увеличением тока электронная температура, как правило, медленно уменьшается, что особенно заметно при больших давлениях, т. е. в условиях, когда существенную роль играет ступенчатая ионизация. [c.23] Электронная температура зависит от газа, заполняющего разрядную трубку при прочих равных условиях она тем выше, чем выше потенциал ионизации газа[ ]. [c.23] Таким образом, условия разряда в смеси газов при изменении концентрации легковозбудимого компонента не остаются постоянными. Однако прибавление аргона к неону не всегда приводит к уменьшению электронной температуры. Так, например, Н. П. Пенкин[ ] наблюдал, что прибавление 0,5% аргона к неону не изменяет заметно. электронной температуры в разряде при р = = 0,9 Jчм рт. ст. и силе тока 60 ма. [c.24] Прибавление к неону малых примесей криптона и ксенона сильно снижает электронную температуру [ ]. Прибавление легкоионизуемой примеси уменьшает число ионов трудпоионизуемой примеси [ °8], но общее число ионов возрастает благодаря ударам второго рода н ионизап.ии атомов примеси электронами.. Дополнительная ионизация позволяет осуществить разряд при более низкой электронной температуре. [c.24] Исследование этой формулы произведено Б. Н. Кляр-фельдом [ ]. Фактор обхода равен отношению длины пройденного электроном пути к его смещению в направлении поля. Он определяется отношением плотностей беспорядочного и направленного электронных токов. Экснериг/1ентально доказав рост величины В с увеличением давления при постоянной силе тока, Б. Н. Кляр-фельд установил, что концентрация электронов растет с ростом давления, во-первых, из-за увеличения В и, во-вторых, из-за уменьшения электронной температуры. Из формулы (1.3) также следует, что концентрация электронов растет быстрее, чем плотность тока, так как с ростом плотности тока увеличивается фактор обхода и уменьшается электронная температура. Таким образом, закон о прямой пропорциональности тока и концентрации электронов справедлив только в первом приближении, если не учитывать изменения электронной температуры и фактора обхода. [c.25] Вернуться к основной статье