Сычёв А.И.
ПРОБЛЕМЫ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ПЛАЗМЕННОГО РАЗРЯДА *
Аннотация:
в данной статье рассматриваются проблемы, возникающие при образовании плазменного разряда, анализируются и предлагаются различные варианты их решени
Ключевые слова:
плазма, разряд
Плазма – ионизированный газ, одно из четырех основных агрегатных состояний вещества. При создании плазменного разряда, проявляются различные факторы, мешающие стабильному протеканию процесса и вызывающие различные виды неустойчивости. Ионизированный газ содержит свободные электроны и положительные и отрицательные ионы. В более широком смысле, плазма может состоять из любых заряженных частиц (например, кваркглюонная плазма). Квазинейтральность означает, что суммарный заряд в любом малом по сравнению с размерами системы объёме равен нулю, является её ключевым отличием от других систем, содержащих заряженные частицы (например, электронные или ионные пучки). Поскольку при нагреве газа до достаточно высоких температур, он переходит в плазму, она называется четвёртым (после твёрдого, жидкого и газообразного) агрегатным состоянием вещества. При увеличении давления до 10-4÷10-3 Тор разряд переходит в новую модификацию. Анодный слой, как правило, разрушается, а разрядный ток резко возрастает. Переход в новую модификацию становится возможным при ni → ne, когда вероятность ионизации нейтральных атомов становится высокой. При таких условиях на структуру анодного слоя оказывает влияние характер поступления нейтральных атомов в слой, причем в разряде наступают различные аномалии, например, ионизационная неустойчивость [2]. Осциллографирование вакуумного EH-разряда позволило установить, что ионный и продольный электронный (вдоль H) токи пульсируют во времени с частотой порядка нескольких сотен килогерц [1]. Наиболее характерная особенность этих пульсаций состоит в том, что электронный ток на диски имеет выбросы длительностью ~10-7 с и амплитудой, во много раз большей среднего значения тока. Импульсный сброс электронов происходит непосредственно из анодного слоя и сопровождается появлением ВЧ - сигнала. Частота следования импульсов пропорциональна давлению газа и определяется временем накопления новых электронов в слое за счет ионизации. В результате проведенных экспериментов показано, что неустойчивость в слое возникает периодически, когда плотность электронов достигает некоторой критической величины. Она развивается за время, во много раз меньшее, чем время электрон-атомных столкновений, и приводит к импульсному сбросу электронов из слоя. При таких условиях качественное поведение усредненных характеристик хорошо описывается теорией, которая учитывает классическую подвижность электронов. Однако толщина слоя будет больше, а разрядный ток меньше, чем предсказывает теория. Вопрос о природе развивающихся неустойчивостей окончательно не решен. В большинстве случаев наиболее вероятно развитие диокотронной неустойчивости [3]. Однако не ясно, как с помощью диокотронной неустойчивости можно объяснить сброс электронов на катодные диски вдоль магнитного поля. В EH-слое может развиваться апериодическая электростатическая неустойчивость ограниченного ионного пучка, которая аналогична пирсовой неустойчивости электронного пучка. Развитие этой неустойчивости связано с тем, что ионный пучок проходит через область магнитного поля, где электрическое поле практически отсутствует и компенсация положительного объемного заряда осуществляется, главным образом, электронами из пристеночных слоев, так как ионизация электронами в этой области незначительна из-за низких значений энергий. При появлении возмущения в пучке его потенциал меняется как целое относительно окружающих стенок. При превышении плотностью ионного тока некоторой критической величины электронов оказывается недостаточно, и ионный пучок становится неустойчивым. Эта неустойчивость, развивающаяся подобным образом, ведет к образованию виртуального анода - электростатической пробки - и к запиранию ионного пучка. Время нарастания неустойчивости порядка времени пролета ионов . Электростатическая неустойчивость может быть подавлена путем эмиссии электронов вдоль магнитного поля либо подбором рабочих характеристик системы (ускоряющего напряжения, магнитного поля, давления рабочего газа и т.д.). Таки образом, при рассмотрении процесса создании плазмы, были рассмотрены различные виды неустойчивости, которые препятствуют созданию стабильного разряда. Рассмотрели возможные варианты решения данных проблем.
Номер журнала Вестник науки №9 (9) том 3
Ссылка для цитирования:
Сычёв А.И. ПРОБЛЕМЫ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ПЛАЗМЕННОГО РАЗРЯДА // Вестник науки №9 (9) том 3. С. 174 - 175. 2018 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/659 (дата обращения: 06.10.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2018. 16+