Введение к работе
Актуальность работы. Интерес к пучковой плазме низкого давления возник в течение последних десятилетий в 'скяии с многочисленными применениями низкотемпературной плазмы и , прежде всего, н связи с широкиш исследованиями в области Плазменной электроники. Это новое быстро развивающееся направление физики рассматривает вопроси;связанные с разработкой И созданием нового класса приборов , использующих - пучковую плазму.
Низковольтный разряд в инертных газах обладает рядом интересных особенностей. Так, например, для такого разряда характерно наличие в зазоре несрелаксировавшего по анергии пучка электронов, определяющего его основные свойства: процессы ионизации газа, перенос тока и др. Это делает низковольтный разряд весьма перспективним с точки ярения разработки приборов плазменной электроники.
Актуальность изучения низковольтного пучкового разряда (ШР) связана также и с тем, что этот разряд может рассматриваться в качестве модели прюлектродних явлений в низкотемпературной плазме, разнообразные применения которой общеизвестны: МГД-генераторы, плазменные ускорители, плазмохимия и т.д.
Цель настоящей работы состояла в решении задачи о столк-новительмой релаксации по энергии пучка электронов в НИР в гелии, теоретическом исследовании плазменно-лучкового механизма релаксации слабоанизотропного пучка электронов в столк-новительном режиме ІІПР, математическом анализе метода плоского одностороннего зонда для диагностики анизотропной плазмы и экспериментальном исследовании с помощью этого метода пучковой плазмы НИР в столкновительном и беестолкновительном режимах.
Научная новизна.
І. В работе рассмотрено влияние различных упругих и неупругих процессов на формирование энергетического спектра быстрых электронен о плазме НИР в гелии. Найдены функции распределения по энергии рплее не исследоланных спектральных групп
электронов.
-
Впервые теоретически исследована релаксация слабоани-эотропного пучка электронов путем возбуждения ленгмюровских волн "в столкновительной плазме НПР. Получено выражение для порогового тока, при котором происходит смена механизмов релаксации - переход от релаксации на парных соударениях к релаксации путем возбуждения волн. Показано, что нагрев тепловых электронов плазмы в столкновительной режиме НИР d гелии может происходить за счет столкновительного затухания ленгмюровских волн, возбуждаемых слабоанизотропным пучком. Найдено выражение для критического значения тока, при котором происходит смена механизмов нагрева - переход от нагрева за счет парных е-е-столкновений-, к нагреву за счет столкновительного затухания волн.
-
Выполнен математический анализ метода плоского одностороннего зонда для диагностики анизотропной плазмы. Получены формулы расчета погрешностей метода с учетом погрешностей эксперимента. Решена модельная задача и показана работоспособность метода.
-
Впервые экспериментально обнаружено явление релаксации электронов пучка по направлению импульса ( изотропиза-ция ) в беесголкновительной плазме НИР в гелии. Показано , что процесс релаксации интенсивного моноэнергетического пучка электронов в бесстолкновительном режиме разряда протекает в два этапа :
изотропизация пучка при незначительных потерях энергии,,
релаксация по энергии слабоанизотропного пучка к со-стопптип с платообразной функцией распределения по энергии.
Научная и практическая значимость.
Полученные в работе результаты теоретического и экспериментального исследования механизмов релаксации пучка электронов в плазме НПР в гелии могут использоваться при разработке и создании различных приборов плазменной электроники, использующих пучковую плазму, а также для моделирования при-электродных явлений в низкотемпературной плазме. Результаты анализа метода плоского одностороннего зонда могут быть
непосредственно использованы для диагностики анизотропной функции распределения электронов в низкотемпературной плазме низкого давления.
Апробация работы. Основные результаты настоящей работы докладывались и обсуждались на УІІ Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной плазмы (Ташкент,1987), XI Международной конференции по атомной физике (Париж,1988), IX и X Европейских конференциях по атомной и молекулярной физике в ионизованных газах (Лиссабон,І988,0рлеан,1990), IX Международной конференции по плазмохимии (Бари,1989), XIX Международной конференции по явлениям в ионизованных газах (Белград, 1989), на сессиях научного совета АН СССР по проблеме "Физика низкотемпературной плазмы" (Ленинград,1987,1988,1989, 1990), Всесоюзных совещаниях по теории приэлекгродных явлений в низкотемпературной плазме (Ленинград,1986,1988, Киев, 1990).
Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 7 статьях и 7 материалах конференций fl~14j .
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, четырех приложений, списка литературы, включающего 105 наименований, содержит 21 рисунок и I таблицу. Общий объел работы Кб страниц машинописного текста.
