Введение к работе
^1 I
Актуальность темы. В последнее время большое внимание уделяется поучению плазмы отрицательного свечения ( ОС ), возникающей в газовом разряде пол действием электронного пучка-ионизатора из катодного темного пространства. Такай способ формирования плазмы имеет свои полезные особенности. Пучок быстрых частиц обычно имеет энергия, при которой велики сечения неупругих процессов, и поэтому в столкновениях с частицами среды эффективно передает свою энергию в возбуждение и ионизацию. В подобных столкновениях активно возбуждаются высокорасположенные уровни, а изменяя начальную энергию пучка, можно производить их селективное возбуждение. Для получения плазмы ОС часто используют конструкции с цилиндрической геометрией, где большая часть электроноа оказывается запертой в разрядном объеме скачком потенциала в при— катодной области. г*то позволяет заряженным частицам за время жизни в разряде полностью продеградировать по энергии в ограниченном объеме и повышает энергетическую эффективность разряда. В таких конструкциях можно получать протяженные однородные плазменные объемы, которые существуют в широком диапазоне рабочих давлений и токов, сохраняя однородность в аксиальном и радиальном направлении.
Указанные свойства плазмы ОС оказались весьма полезными при решении многих задач в науке и в технике. В настоящее время она широко применяется в спектроскопических исследованиях и при изучении многих элементарных процессов. Плазма ОС используется в промышленных ионных приборах, в осветительных и индикаторных устройствах, при сварке и резке металлов и т.д. Важнейшей областью применения плазмы ОС явилось создание целого класса газоразрядных лазеров.
Многообразие решаемых научных и технических задач определило и тот широкий набор разрядных устройств, в которых получает плазму ОС. Несмотря на то, что данные конструкции нашли широкое применение, сами они как физические объекты изучены недостаточно. Это определяет актуальность темы диссертации, посвященной теоретическому и экспериментальному исследованию формирования плазмы ОС в разрядах с различными электродными конструкциями цилиндрической геометрии.
4,
Целы» настоящей работы являлось!
-
Анализ основных физических принципов формирования разрядов с образованием протяженной плазмы ОС.
-
Уточнение и развитие суместеумяих моделей Формирования данных разрядов.
3. Комплексное экспериментальное исследование параметров
протяженной плазмы ОС на примере вольерного разряда.
4. Построение адекватной физической модели ОС цилиндрической
геометрии на основе анализа теоретических и эксперимен
тальных данных.
Научная новизна и практическая ценность"работы заключается в следующем t
l.Ha основе анализа конструктивных особенностей и рабочих режимов разрядов, в которых получается протяженная плазма ОС, выявлены черты, определяющие их физическую общность.
-
Исследовано формирование Функции.распределения электронов по энергиям < ФРЭ > в плазме разряда с полым катодом < ПК >. Рассчитана ФРЭ быстрых электронов, позволяющая получить пространственное распределение оптических характеристик плазмы. Проанализировано формирование медленной части фР> и предложена методика ее расчета с использованием найденной Функции распределения быстрых электронов. Уточнены уравнения баланса концентрации и температуры максвелловских электронов.
-
Впервые проведено комплексное экспериментальное исследование вольерного разряда. Изучено пространственное распределение оптических характеристик в широком, диапазоне % разрядных условий. Зондовым методом исследовано распределение потенциала плазмы и концентрации заряженных частиц. Измерены ФРЭ в плазме инертных газов.
-
Предложена физическая модель рассматриваемых разрядов. Разработан единый подход для расчета быстрой части ФРЭ, позволяющий описать ее Формирование с учетом конструктивных особенностей конкретного разрядного устройства. Предложена методика расчета медленной части ФРЭ и определения параметров плазмы. Определены условия самоподдержания разрядов данного типа.
3.
Апробация работы и публикации. Материалы, всаедвие диссертацию докладывались на конференции молодых ученых ГГО 1990 —-91 гг. Основные результаты работы опубликованы трах статьям, приведенных а конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит иэ введения, четырех глав и заключения. Обций объем работы — 194 страницы машинописного текста, включая 46 рисунков и 3 таблиц. Список цитированной литературы содержит 79 наименований»