Теория плазмы Ленгмюра

Мы не имеем здесь возможности сколько-нибудь подробно изложить теорию плазмы Ленгмюра и Тонкса и попытаемся дать лишь краткое представление о ней. Одним из исходных пунктов этой теории служит уравнение Пуассона, которое Ленгмюр и Тонкс пишут в виде [c.495]

Теория плазмы Ленгмюра приложима к положительному столбу тлеющего и дугового разряда при не слишком больших плотностях газа, к высокочастотным разрядам в разрежённых газах и к дуговому разряду с искусственным подогревом катода. В этом последнем случае прн малых давлениях плазма заполняет собой всю разрядную трубку, за исключением тонких слоёв у поверхности катода и у поверхности анода. [c.393]

Существенное значение приписывается процессам на катоде. По теории Таунсенда-Роговского самостоятельный разряд пе может развиваться и поддерживаться без процессов на катоде, за исключением случая высокочастотных разрядов. Для того чтобы длительно существовала плазма Ленгмюра, необходимо наличие области катодного падения тлеющего разряда или необходимо наличие в разрядной трубке катода, из которого происходит обильное выделение электронов путём термоэлектронной или автоэлектронной эмиссии. [c.394]

В теории зонда Ленгмюра [35] содержится вся информация, необходимая для понимания простых процессов, происходящих па мишени, помещенной в плазму низкого давле тя. Условия в газоразрядной трубке и в высоковакуумной электронной лампе совершенно различны. Плазма имеет такую высокую электропроводность, что напряжение, приложенное к зонду (мишени), не приводит к изменению электрического поля во всей трубке, а изменяет его только в непосредственной близости от зонда. Так, например, когда к электроду прикладывается отрицательное напряжение относительно плазмы (или относительно анода, поскольку потенциал плазмы обычно близок к потенциалу анода), электроны плазмы, находящиеся вблизи электрода, отталкиваются от него и в приэлектродной области образуется оболочка из положительных ионов, сквозь которую ионы плазмы устремляются к электроду. Причем большая часть приложенного напряжения падает именно на этой ионной оболочке. После установления стационарного состояния толщина оболочки ё определяется уравнением Ленгмюра для области пространственного заряда [c.364]

Переход от случая отрицательных частиц — электронов к случаю положительных ионов ничего по существу не меняет. Только знак потенциала во всех формулах и выводах изменяется на обратный. Некоторое изменение в цилиндрической (а также и сферической) задаче вносит делаемый Ленгмюром переход к тому случаю, когда носители заряда того или другого знака двигаются не от внутреннего цилиндра (внутренней сферы) к ко аксиальному внешнему цилиндру (или концентрической внешней сфере), а в обратном направлении. Это сказывается в изменении значений функций р и р. Реальные слз аи такого рода встречаются при движении электронов и ионов в слое, прилегающем к цилиндрическому или сферическому электроду — зонду, помещённому в нейтральную газоразрядную плазму. Результаты теории пространственных зарядов Ленгмюра приложимы в этом случае при условии, что длина свободного пути частиц больше толщины рассматриваемого слоя пространственного заряда, так что столкновениями электронов или ионов с нейтральными частицами газа и ионизацией путём столкновений I и II рода внутри слоя можно пренебречь. [c.297]

В то время как для электронов результаты измерений дают в случае плазмы стройную картину, соответствующую максвелловскому распределению скоростей, для положительных ионов получаются несогласные между собой данные. Формулы Ленгмюра приводят, как было уже указано, к температуре положительных ионов Гр порядка половины температуры электронов Ге- Такая большая средняя кинетическая энергия движения положительных ионов невозможна вследствие усиленного обмена энергией между положительными ионами и нейтральными частицами газа. В результате приходим к выводу, что предпосылка теории о соверщенно беспорядочном движении положительных ионов в газоразрядной плазме и о максвелловском распределении скоростей среди положительных ионов неверна. Так как эта предпосылка приводит к соотношению [c.311]

Другую часть теории Ленгмюра составляет учение о слоях пространственных зарядов, образующихся в пограничных областях плазмы в местах соприкосновения её с электродами, зондами или стенками трубки. Эта часть теории позволяет охватить явления на катоде в тех случаях, когда там не образуется таунсендовских лавин (дуговой разряд, разряд с искусственно подогреваемым катодом). [c.393]

Разрядный промежуток принимается более или менее однородным. Так, в теории Таунсенда-Роговского число электронов, выходящих за 1 сек с каждого равновеликого элемента поверхности катода, считается одинаковым концентрация электронов и напряжённость электрического поля одинаковы для каждого поперечного сечения разрядного промежутка. В теории Ленгмюра вдоль оси разряда плазма однородна концентрация электронов и напряжённость поля (продольный градиент) постоянны. В направлении, перпендикулярном к оси разряда, продольная составляющая напряжённости поля также постоянна поперечная составляющая напряжённости поля и концентрация электронов меняются монотонно. Разряд проходит по всему поперечному сечению трубки. [c.394]

Согласно теории Ленгмюра, ток на анод представляет собой беспорядочный ток электронов, попадающих из плазмы в слой пространственного заряда, окружающий всякий соприкасающийся с плазмой электрод, а следовательно и анод. Обозначая через А площадь поверхности внешней границы этого слоя, находим для электронного тока на анод / [c.476]

Переходя от решения частных задач к общей теории плазмы, Ленгмюр и Тонкс разделяют все,величины, характеризующие [c.496]

Для того чтобы оценить количество содержащегося в плазме тепла, кинетическую энергию электронов нужно каким-то образом пересчитать в температуру.. Хотя кинетическая энергия является направленной (векторной) величиной, а тепловая энергия обусловлена неупорядоченным и неориентированным по направлению движением (скалярная величина), все же энергии электронов необходимо приписать некоторую эквивалентную температуру. В теории плазмы (пер-Рис. 6. Темпера- воначально созданной Ленгмюром в 20-х годах) это турная шкала [59] означает, что 1 эв, который представляет собой ускорение электрона, претерпеваемое при лрохождении разности потенциала 1 в, эквивалентен температуре [c.326]

ТЕОРИЯ ПЛАЗМЫ тонкса и ленгмюра 495 [c.495]

Теория плазмы Тонкса и Ленгмюра. Более полную картину явлений в положительно.м столбе даёт теория Ленгмюра и Тонкса [1581, 1582], дополненная Киллианом [1583] и ещё далее развитая Драйвестейном [1584] и Клярфельдом [1604, 1609]. [c.495]

Явления, имеющие место в тех частях разрядного промежутка, где не могут иметь места нарастание п распространение электронных лавин, так как там напряжённость электрического поля недостаточно велика, были расшифрованы теорией газоразрядной плазмы, созданной Ленгмюром и его школой, начиная с 1924 года. Плазма представляет собой сильно ионизованный газ, и её можно рассматривать как смесь нейтрального газа, газа, состоящего из положительных ионов, и электронного газа. Часть молекул или атомов нейтрального газа находится в возбуждённом состоянии. В некоторых случаях часть отрицательно заряженных частиц в плазме составляют отрицательные ионы. Концентрация полож1ггельных ионов равна или почти равна концентрации электронов (или концентрации электронов и отрицательных ионов, вместе взятых). То беспорядочное (хаотическое) движение, которое присуще электронам и ионам в плазме наравне с нейтральными молекулами — тепловое движение, — преобладает над направленным движением электронов и ионов в электрическом поле разряда. Средняя энергия хаотического движения электронов много выше средней энергии теплового движения молекул газа. Это обстоятельство характеризуют выражением температура электронов много выше температуры нейтрального газа. [c.392]

Пятым уравнением должно служить 5) уравнение баланса энергии в плазме. Это уравнение Ленгмюр и Тонкс при разработке своей теории ещё не решились написать этот пробел теории восполнил Драйвестейн. [c.497]

Пользуясь схемой теории Ленгмюра и Тонкса, Драйвестейн вводит в качестве шести неизвестных, подлежащих определению, четыре из тех величин, с которыми оперируют Ленгмюр иТонкс — е, ио (вместо Ге), Е и — концентрацию возбуждённых атомов, участвующих в излучении плазмы, и коли-ч ество энергии, излучаемой одним продольным сантиметром разряда ёд. [c.498]

Какие же процессы приводят к столь быстрому восстановлению статистического режима плазмы Произведённая Ленгмюром оценка эффективности всевозможных элементарных процессов не привела к требуемому результату. Поэтому он высказал предположение, что быстрому восстановлению равновесного режима плазмы способствуют возникающие в плазме электрические колебания. Однако более детальные подсчёты вскоре показали, что и высокочастотными колебаниями нельзя количественно объяснить наблюдаемые на опыте малые значения времени и расстояния релаксации плазмы. Тогда Ленгмюр пришёл к мысли [1572], что действующим механизмом здесь является взаимодействие электронов с микрополями плазмы, благодаря которому постоянно происходит изменение направления и ско рости движения электрона. Длина свободного пути электрона в плазме становится очень малой, и электрон как бы претерпевает очень большое число столкновений. Габор [1571] облёк эту мысль в форму математической теории. Но теория Габора вызвала ряд возражений и в конечном итоге также оказалась недостаточной. В настоящее время количественное объяснение малого расстояния релаксации возможно на основе упомянутой выше теории Л. А. Власова [1570]. [c.505]

Ни теория Таунсенда-Роговского, ни теория Ленгмюра не М01 ли объяснить существование катодного пятна и относящиеся к нему количественные соотнощения. Теория изотермической плазмы рассматривает катодные части дytoвoгo разряда при высоком и сверхвысоком давлении, как область постепенного перехода от высокой температуры шнура (около 6000° К) к сравнительно низкой температуре раскалённого ка- [c.520]