Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время плазма электроотрицательных газов (ЭОГ) находит многочисленные применения в различных устройствах и научных приложениях. Наибольшее распространение она получила в плазмохимии [1-2], газовых лазерах [3] и других газоразрядных приборах, которые широко используются в промышленности, медицине, для различных методических целей. Как известно, наличие отрицательных ионов в плазме газового разряда существенно усложняет характер происходящих в ней процессов [4]. В частности, форма пространственного распределения концентрации заряженных частиц в положительном столбе в плазмы ЭОГ может иметь более сложный вид, чем в электроположительных газах [5-6].
В настоящее время существует ряд работ посвященных изучению стационарного разряда плазмы ЭОГ; процессам, происходящим в нестационарной уделено существенно меньше внимания [7].
Вышесказанное определяет актуальность темы диссертации, посвященной исследованию нестационарной плазмы ЭОГ. Целью настоящей работы являлось:
1. Разработка и реализация системы зондовой диагностики плазмы,
позволяющей регистрировать вольт-амперные характеристики (ВАХ)
и их вторые производные I"(V), пропорциональные функциям
распределения частиц по энергиям (ФРЭ), обладающей высокой
чувствительностью и временным разрешением.
2. Экспериментальное исследование ВАХ, функций распределения
по энергиям и профилей концентраций заряженных частиц в
нестационарной плазме ЭОГ, распад которых определяется
диффузионными процессами.
3. Теоретическое описание эволюции параметров распадающейся
плазмы и сопоставление с полученными в эксперименте данными.
Научная новизна и практическая ценность работы заключаются в следующем:
1. Разработана и реализована оригинальная зондовая схема,
позволяющая проводить быстрые измерения временных зависимостей
токов при фиксированном потенциале в распадающейся насыщения в
нестационарной плазме. Выявлено наличие двух стадий распада плазмы:
электрон - ионной и ион - ионной.
-
Экспериментально исследовано явление быстрого ухода электронов из разрядного объема в распадающейся плазме кислорода, воздуха, смесей N2+ 02 и Ne + 02 в диапазоне давлений 0.04<Р<0.5 тор. Выявлено наличие двух стадий распада плазмы: электрон - ионной и ион - ионной.
-
Представлены экспериментальные результаты измерений ВАХ и вторых производных в распадающейся плазме кислорода. По
полученным В АХ и I", определены плотности и температуры заряженных частиц. Характерные значения концентраций составили 108 - 109 см3, диапазон температур 330 - 1400 К.
-
Проведен анализ обнаруженного явления, представлены результаты численного моделирования и построена аналитическая модель эволюции параметров плазмы полесвечения в ЭОГ. Найдена зависимость времени ухода электронов от давления нейтральной компоненты, степени электроотрицательности и температур заряженных частиц.
-
Выяснены причины завышения температуры, ионов обоих знаков, определяемых методом логарифмирования 1"(У), полученных в эксперименте и имеющихся в литературе. Проведены модельные расчеты, позволяющие производить количественную оценку погрешностей в определении температуры и плотности ионов.'
-
Предложены перспективы создания ион-ионных источников на базе исследованного явления.
Апробация работьг и публикации. Материалы, вошедшие в диссертацию были представлены на Всероссийской конференции по физике низкотемпературной плазмы (Петрозаводск, 1995г.), на 11 международной конференции по газовому разряду (Токио, 1995г.), а также опубликованы в двух статьях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырехглав и заключения, содержит 148 страниц машинописного текста, включая 51 рисунок и 5 таблиц. Список цитированной литературы содержит 68 наименований.
