ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО ПОНИМАНИЯ ЯВЛЕНИЙ В ГАЗОВЫХ РАЗРЯДАХ
1.1 Общая классификация разрядов 6
1.2 Виды эмиссий 6
1.3 Типичные разряды в постоянном электрическом поле 11
1.4 История развития физики плазмы 13
1.5 Описание тлеющего разряда 14
1.6 Неустойчивости 16
1.7 Современные работы 20
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Схема экспериментальной установки 33
2.1.1 Общая схема экспериментальной установки 33
2.1.2 Электрическая схема экспериментальной установки 34
2.1.3 Схема вакуумной системы экспериментальной установки 36
2.2 Измерительная аппаратура 36
2.3 Методика измерений 37
2.4 Методы обработки результатов прямых измерений 38
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА В ВАКУУМНОЙ КАМЕРЕ С ЗАДАННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
3.1 Расчет потенциала зажигания разряда для различных случаев величины pL 39
3.2 Расчет параметров электрической цепи 41
3.3. Расчет радиального распределения температуры 43
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ОБЪЕМА БУФЕРНОЙ ЕМКОСТИ НА ПАРАМЕТРЫ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА
4.1 Вольт-амперные характеристики тлеющего разряда с учетом влияния
присоединенных буферных емкостей газа 45
4.2 Влияние объема буферной емкости на структуру тлеющего разряда 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 49
Тлеющий разряд (ТР) широко используется в различных областях современной науки и является основой множества практических приложений (квантовые генераторы, плазменная модификация поверхностей, тонкопленочное осаждение, биологическая дезактивация, спектрометрия, газовые лазеры и т. п.). В последние годы наблюдается резкий рост исследований ТР при высоких (вплоть до атмосферного) давлениях. При этом свойства ТР при таких условиях остаются мало изученными. В первую очередь это связано с трудностью экспериментальной диагностики локальных значений параметров плазмы. Зачастую о параметрах разряда приходится судить из интегральных измеренных характеристик разряда - ВАХ, оптические измерения и т. п. С другой стороны, при высоких давлениях возникают различные типы неустойчивостей, которые приводят к отличным от диффузной формы режимам горения разряда. В первую очередь это нагрев газа и изменение локальных значений концентраций нейтральных частиц в области горения разряда. Этот факт в свою очередь приводит к изменению приведенного значения напряженности электрического поля E/N, а, следовательно, и изменению транспортных характеристик электронов в плазме, констант скоростей неупругих процессов и др. Все это является одной из причин возникновения контракции. Однако в последнее время используются различные сложные конфигурации камер для инициирования разрядов в различных приложениях, в частности, в плазмохимии и т.п. При этом в таких камерах существуют безразрядные области.
При критических режимах, когда может возникнуть контракция, большая часть частиц будет вытеснена не в пристеночные области, а в эти «холодные» буферные емкости за счет большего градиента температуры. Это в свою очередь приводит к интересным особенностям горения разрядов и расширяет диапазон условий по давлению и разрядным токам существования тлеющих разрядов с диффузным положительным столбом.
Цель и задачи исследования. Цель данной работы - исследование влияния буферной емкости на характеристики тлеющего разряда в трубке, широком диапазоне давлений (от 10 до 400 Торр).
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработка и конструирование экспериментальной установки, позволяющей производить необходимые исследования при различных давлениях рабочей смеси.
2. Исследование вольт-амперных характеристик тлеющего разряда при различных давлениях.
3. Исследование вольт-амперных характеристик тлеющего разряда при различных объемах буферной емкости.
1. Разработана экспериментальная установка, позволяющая зажигать и исследовать разряд в широком диапазоне давлений (от 10 до 400 Торр) при различных объемах присоединенной буферной емкости. Установка имеет возможность модульной замены газоразрядной трубки. В данной работе экспериментальная установка использовалась в двух конфигурациях с длинами трубок 8,8 см и 24,2 см.
2. Исследованы вольт-амперные характеристики тлеющего разряда при различных давлениях. Показано, что с ростом давления падение напряжения на разряде увеличивается, при этом режим горения разряда не меняется и остается нормальным.
3. Исследованы вольт-амперные характеристики тлеющего разряда при различных объемах буферной емкости. Показано, что восстановление сообщения между разрядной трубкой и буферной емкостью приводит к уменьшению падения напряжения на разряде и визуальному увеличению ширины положительного столба. Увеличение объема буферной емкости ведет к уменьшению напряжения горения разряда. Таким образом, варьируя объем буферной емкости можно изменять параметр E/N и плотность тока разряда. При этом буферная емкость может быть использована для получения тлеющего разряда в гелии с достаточно однородным диффузным положительным столбом при сравнительно высоких давлениях.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
