Концентрация электронов плазм

Таблица 20.3П1 Сводка экспериментальных даных о концентрации электронов в аргоновой индуктивно-связанной плазме

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]

Подавляющее большинство экспериментальных данных свидетельствует о том, что в плазме столба дугового разряда, проходящего в атмосфере различных газов при давлениях, близких к атмосферному, имеет место локальное термодинамическое равновесие [838, 186, 769, 661]. В условиях такого равновесия при большой концентрации электронов в плазме и максвелловском распределении их по скоростям, когда возбуждение происходит, главным образом, путем соударений с электронами и число актов разрушения возбужденных состояний без излучения света много меньше числа актов спонтанного излучения атомов, концентрация Пд атомов (или ионов) данного элемента описывается известной формулой Больцмана [c.86]

Если реакция происходит в плазме электрического разряда, т. е. в газе с высокой концентрацией электронов и ионов, то говорят [c.299]

Плазма представляет собой частично ионизированный газ, состоящий из электронов, ионов и различных нейтральных частиц. Она возникает при действии на поток газа электрического или магнитного поля или высокой температуры [92]. Плазма содержит примерно одинаковые количества носителей положительных и отрицательных зарядов. Отдельные типы плазмы отличаются прежде всего концентрацией электронов Пе и средней энергией электронов кТе (где й —константа Больцмана, Те — температура электронов). Характеристической величиной также является отношение напряженности электрического поля к давлению газа Е/Р. В микроэлектронике используется плазма, генерированная в тлеющем разряде. Для плазмы этого типа обычное давление составляет 6,5—650 Па, концентрация электронов 10 см энергия — ориентировочно 1 —10 эВ (соответствует температуре 10" —10 К). Отношение концентрации электронов к концентрации нейтральных частиц составляет 10 — 10 ". [c.59]

Можно показать, что при давлениях порядка атмосферного и имеющих место в индукционных разрядах концентрациях электронов плазма канала разряда является термически равновесной (для не очень высоких частот генератора). В этом случае проводимость является однозначной функцией температуры и давления. Для заданных условий, таких, как вид газа, его давление и расход, диаметр разрядной камеры, параметры генератора, питающего разряд и т. д., мощность, вкладываемая в разряд — и мощность потерь из разряда — однозначно определяются температурой разряда Т и его геометрическими размерами 2 и 22. [c.233]

Измерение температур и концентраций электронов и ионов в СВЧ-плазме [c.236]

Газ в положительном столбе тлеющего разряда, в дуговом разряде при высоких давлениях и в некоторых других формах разряда (а также в раскаленной атмосфере звезд) находится в особом состоянии, называемом состоянием плазмы. Для этого состояния характерны высокая степень ионизации газа, в предельных случаях достигающая 100%, и почти точное равенство нулю средней плотности электричества, т. е. равенство средних концентраций электронов и ионов. Взаимное притяжение электронов и ионов, а также поляризационное взаимодействие (притяжение) свободных зарядов и нейтральных молекул (при неполной ионизации газа) приводят к тому, что плазма представляет собой некоторую единую систему взаимодействующих частиц, обладающую специфическими свойствами (состояние плазмы в известном смысле подобно металлическому состоянию вещества). [c.442]

Если каким-либо способом измерена концентрация электронов, то, используя условие квазинейтральности плазмы [c.209]

Температура электронов определяется в случае плотной плазмы из измерения интенсивности непрерывного излучения плазменной струи. Измеряя каким-либо способом концентрацию электронов в плазме, мы можем определить так называемую равновесную температуру плазмы, используя уравнение Саха, описывающее равновесный процесс ионизация рекомбинация. [c.217]

Если предположить далее, что основными процессами возбуждения в плазменной струе являются соударения с электронами, и учесть, что эффективность ударных процессов растет пропорционально концентрации электронов, то можно объяснить расхождение в измеренных значениях температуры недостаточной концентрацией электронов, которая не превышает 10 см . Такое объяснение, например, предложено в работах [30, 31] при обсуждении результатов измерений температуры дуг в инертных газах и водороде, в которых наблюдается значительное расхождение в величинах температур, измеренных различными методами при малых силах тока дуги (т. е. при малых концентрациях электронов в плазме дуги). Авторы этих работ установили, что вследствие малости сечений возбуждения атомов инертных газов и водорода (на один — два порядка меньше сечений возбуждения атомов металлов или азота) температуры, измеренные различными методами, начинают совпадать только при больших силах тока дуги, когда концентрация электронов становится равной —10 см . Таким образом, указанные авторы пришли к выводу, что дуги в инертных газах и водороде не являются равновесными системами при малых концентрациях электронов. Измерения, проведенные нами в водородной плазменной струе, показали, что и в этом случае имеется расхождение в значениях температуры, измеренной методом относительных интенсивностей по линиям меди и методом, основанным на зависимости уширения линии водорода Нр от концентрации заря- [c.219]

Концентрация электронов может быть определена также и интерферометрическими методами ], так как показатель преломления плазмы зависит от степени ионизации. Интерферометрические методы находят при- [c.22]

Отметим два крайних случая влияния состава плазмы на степень ионизации определяемого элемента, концентрация которого в плазме мала. Например, температура плазмы достаточна для заметной ионизации определяемого элемента, но имеются значительные количества других легкоионизуемых компонентов, что обеспечивает высокую концентрацию электронов. Тогда, в соответствии [c.91]

Радиальное распределение температуры и электронной концентрации в плазме дуги при наложении неоднородного магнитного [c.126]

Преобразование энергии быстрых заряженных частиц в ВУФ излучение. Основные процессы кинетической модели возбуждения атомов ксенона под действием внешнего источника ионизации приведены в табл. 17.1.12. Ввиду того, что концентрация электронов в плазме ФИЭ оказывается на уровне 10 10 см , процессами тушения возбуждённых состояний ксенона тепловыми электронами можно пренебречь. Анализ приведённых в табл. 17.1.12 процессов тушения и образования возбуждённых частиц показывает, что все акты ионизации и возбуждения атомов Хе в процессах (1-3) приводят либо к образованию возбуждённых эксимерных молекул Хе2(а 1 +) или Хе2( Иад) и последующему высвечиванию фотона с длиной волны 172,0 6,0 нм, либо к высвечиванию фотонов с длинами волн 129,56 нм и 146,96 нм в процессах (12) и (13) в результате каскадного заселения. Поэтому энергетическая цена высвечивания ВУФ кванта ef оказывается равной ef = (1/6 + 1/ 2+ 15 эВ и квантовый выход [c.284]

Из выражений (52) и (53) следует, что в этом случае, который в основном и будет рассматриваться в дальнейшем, интенсивность данной спектральной линии определяемого элемента при постоянной концентрации п всех его частиц в плазме зависит от двух параметров источника света — от температуры Т и электронной концентрации Пе. Поэтому для правильной оценки условий возбуждения аналитических линий элементов в дуговом разряде, вообще говоря, нельзя ограничиваться определением только температуры плазмы, но требуется знать также концентрацию электронов, на что справедливо указывалось в последнее время в ряде работ [730, 161, 409, 1246]. Поскольку и Т я Пе зависят от состава плазмы, то они должны быть связаны между собой. Характер этой связи имеет существенное значение для оценки и оптимизации условий возбуждения аналитических спектральных линий. [c.93]

Пользуясь графиком 27, можно оценить, каковы должны быть потенциал ионизации легкоионизуемой добавки и ее концентрация в плазме воздушной угольной дуги (при постоянной силе тока), чтобы получить те или иные требуемые значения Т и Пе, оптимальные для возбуждения аналитической линии определяемого элемента. При этом надо иметь в виду, что путем замены одного легкоионизуемого элемента соответствующим количеством другого (с учетом различий в энергии ионизации этих элементов) нельзя получить полностью тождественной дуговой плазмы, т. е, с теми же значениями Т и Пе- Это значит, что, введя, например, в плазму 1% кальция вместо 0,1% натрия, можно получить примерно ту же осевую температуру, но при этом электронная концентрация увеличится более чем в 5 раз. И, наоборот, заменив 0,1% натрия на 0,2% магния, можно сохранить ту же электронную концентрацию, но при этом температура увеличится на 500—600° К. [c.98]

Рнс. 27. Корреляция между температурой воздушной дуги и концентрацией электронов при введении в плазму различных количеств примесей с разными потенциалами ионизации (теоретический расчет) [409] [c.98]

Различные способы измерения температуры и электронной концентрации в плазме достаточно подробно описаны [244, 980]. К числу наиболее распространенных относятся способы, основанные на измерении относительной интенсивности соответствующих спектральных линий, принадлежащих одному элементу. Так, температура плазмы может быть вычислена из относительной интенсивности,/1/72 для двух атомных (или двух ионных) линий с длиной волны Я] и Яг, с известными энергиями возбуждения б1 и ег, статистическими весами возбужденных состояний и вероятностями излучательных переходов (Я )1 и gA)2 по следующей формуле, вытекающей из выражений (48) и (49) [c.102]

Последовательность и скорость поступления отдельных компонентов пробы из канала угольного электрода в плазму дуги определяется их летучестью. В то же время изменение состава плазмы, вызываемое фракционным испарением, влияет на температуру дуги, концентрацию электронов, на условия уноса частиц из зоны разряда и, следовательно, на, интенсивность спектральных линий и фона в спектре, т. е. на пределы обнаружения элементов. [c.140]

Свечение в ПК является одной из форм тлеющего разряда и возникает при использовании в разрядных трубках катода, выполненного в форме полого цилиндра. При небольшом давлении рабочего газа (от десятых долей до 20 мм рт. ст.), величина которого зависит от природы газа, материала и геометрии катода, внутри полости возникает отрицательное свечение значительной яркости (рис. 61) [802]. В цилиндрическом катоде образуется аномально узкий темный прика-тодный слой, в котором сосредоточено почти все падение потенциала, и эмитируемые катодом электроны приобретают в нем значительные скорости. Концентрация электронов в разряде ПК на несколько порядков меньше, чем в дуге и искре [234, 507], а термодинамическое равновесие между компонентами плазмы отсутствует. Так, [c.175]

Поскольку ЬР=Ы и концентрация электронов может быть выражена через концентрации ионов (предполагается, что плазма в целом нейтральна), задание плотности (т. е. Ы) и температуры полностью определяет все числа. [c.360]

Микроволновая плазма имеет более высокую электронную температуру (5 Ч-15 эВ), чем плазма разрядов на постоянном токе и плазма радиочастотных разрядов (1 -Ь 2 эВ). Если мощность микроволнового разряда достигает уровня 1 кВт, то концентрация электронов в ней достигает критической плотности, определяемой плазменной [c.96]

Наряду с температурой важным параметром плазменных источников является концентрация электронов Пс. Наиболее достоверные результаты по определению Пе были получены путем измерения штарковского уширения спектральных линий, которое, во-обн1е говоря, не зависит от предположений о существовании локального термодинамического равновесия в плазме. При мощности генератора 1 —1,5 кВт и частоте 27 МГц на высоте 10— 20 мм над индукционной катушкой были получены значения п,. порядка 10 5 см" . [c.71]

Накопление большого количества энергии в веществе может привести к переходу его в плазменное состояние, т. е. вызвать в нем пропессы диссоциации молекул и ионизации атомов и молекул (Н Н + — водородная плазма), что создает большую концентрацию электронов. Если в плазменном состоянии веш,ество не вступало в какие-либо химические процессы, то при отводе накопленной энергии (охлаждение) вещество плазмообразователя остается без изкенеиий. [c.10]

Плазма — это вещество в сильно ионизированном состоянии, причиной которого могут являться высокая температура или столкновение частиц газа с быстрыми электронами (в газовом разряде). Плазма имеет примерно равные концентрации электронов и положительно заряженных ионов, в целом оставаясь электрически нейтральной. Показано, что электроны плазмы находатся в хаотическом движении, средняя кинетическая энергия которого (температура) больше, чем нейтральных частиц и ионов газа. Иначе говоря, электронный газ в плазме имеет как бы более высокую температуру, чем действительная температура плазмы. В электрическом поле он сравнительно медленно продвигается в сторону анода. В космическом пространстве плазма наиболее распространенное состояние вещества. [c.89]

Как одно из перспективных направлений в развитии методов учета матричных эффектов следует отметить метод корреляционного спектрального анализа. Сущность метода состоит в том, что для коррекции аналитических сигналов привлекается дополшпельная спектральная информация за счет регистрации интенсивностей специально подобранных пар линий, относительная интенсивность которых резко реагирует на изменения условий возбуждения спектров (например, на изменения температуры и электронной концентрации в плазме разряда) и переноса анализируемой пробы через зону возбуждения спектров. Зафиксированные сигналы от корректирующих пар позволяют ввести соответствующие поправки в результаты измерений аналитического сигнала для определяемого элемента, приводя его к некоторым стандартным условиям, установленным на стадии изначальной градуировки спектрометра. [c.416]

Рис. 1. Расчетные [1] и экспериментальные характеристики гомогенной плазмы N2+1% К, а —удельная электрическая проводимость е—концентрация электронов фон — удельная проводимость в меж-электродном промежутке при отсутствии ионизирующейся присадки.

Согласно классической электродинамике [65], электромагнитные волны могут распространяться в плазме пламени в случае, если их частота выше плазменной. Волны, частота которых ниже плазменной, будут отражаться от границы пламени. Таким образом, для данной концентрации электронов существует некоторая пороговая частота электромагнитных волн, равная плазменной, частоте /о=89601/се-, и, наоборот, для волн данной частоты существует предельная конце.нтрация электронов. Если концентрация элек- [c.63]

Во вторичных процессах электроны теряют свою энергию на образование электрон-дырочных пар (экси-тоны) и на возбуждение осцилляций решетки (фононы). На месте прохождения первичной заряженной частицы остается трубка плазмы вокруг трека с высокой концентрацией электронов и дырок (Ю -Ю см ). На-пряжишость электрического поля Е должна быть такой, чтобы обеспечить разделение зарядов и сбор электронов на аноде до того, как они рекомбинируют с дырками, чтобы получить заряд, достаточный для регистрации первичной частицы по энергии, затраченной на ионизацию. Например, при толщине чувствительной области = 100 мкм и величине обратного смещения [/= 200 В напряженность электрического поля ((0) = 4 10 В/м. Этого хватит для разделения большей части электронов и дырок и сбора электронов на анод [11]. [c.86]

Переходя к вопросу о механизме возбуждения свечения тлеющего разряда, следует отметить, что в положительном столбе газ находится в состоянии квазиней-тральной плазмы, т. е. концентрации электронов и поло- [c.44]

Из выражения (75) следует, что интенсивность сплошного фона сильно растет с увеличением концентрации электронов и ионов й намного слабее зависит от температуры плазмы (уменьшаясь с ее увеличением). Поэтому интенсивно сть сплошного фона возрастает с увеличением силы и плотности тока и с ростом давления газа, в атмосфере которого пройсходит разряд [244]. Установлено, что присутствие в плазме дуги значительных количеств переходных элементов с плотной системой энергетических уровней (Ре, Сг, V, Т1, Мо, N1, Со) способствует возникновению интенсивного сплошного фона в УФ области спектра [1114]. Для уменьшения фона в этих случаях полезно разбавление пробы, если оно не ухудшает пределы обнаружения элементов-примесей. [c.131]

Здесь (Зюп — скорость ионизации газа а. (/3)-частицами и оп — частота ионизации электронами плазмы (Зег — скорость электрон-ионной рекомбинации Пе(г), /ге(г), т(г) концентрация, ПОДВИЖНОСТЬ И коэффициент диффузии электронов (ионов), соответственно ( е) — средняя энергия электронов С — коэффициент диффузии энергии электронов — термоэлектрический коэффициент еь — г] — I — вехе П — энергетическая цена образования элек-трон-ионной пары, которая в первом приближении равна удвоенному потенциалу ионизации / ехс — энергия вторичного электрона, идущая на прямое возбуждение атомов, которая может доходить до 30% от полных потерь энергии а (/3)-частиц, — скорость потерь энергии тепловых электронов в упругих и неупругих столкновениях. [c.287]

Пламя можно рассматривать как термодинамически равновесную низкотемпературную плазму. Концентрация электронов и ионов в пламени невелика, но значительна концентрация атомов и молекул, особенно молекул труднодиссоциирующих соединений. Необходимая для нагревания газа и возбуждения спектров в пламени энергия возникает в результате химических реакций сгорания компонентов горючей смеси. Анализируемое неорганическое вещество, вводимое в пламя, в реакциях горения не участвует. Возбуждение спектров в пламени осуществляется в основном за счет соударений с атомами и молекулами, образующимися при сгорании газовой смеси. Кинетическая энергия этих частиц зависит от теплотворной способности газа, питающего пламя. [c.31]

На рис. 13 показана эмпирическая завиои мость между температурой дуги и ионизационным потеициалом элемента 113]. Физический смысл этого явления таков. Для 1Г0)рения дупи, т. е. для Проводимости плазмы при заданном токе, необходимо иметь оцреде-леи ную концентрацию электронов, образующихся за счет термической ионизации атомов по схеме [c.35]

В связи с изложенным ясно, что стандартный метод увеличения проводимости (и-Е)-плазмы — добавление легко ионизирующихся добавок, эффективен только нри температурах, превышающих 6000 К, так как при более низких температурах концентрация электронов не возрастает из-за их прилипания к атомам фтора. [c.496]