Процессы в прикатодной области разряда.
В основе построения количественной теории катодной области тлеющего разряда рассматривается уравнение Пуассона, в котором учитывается как плотность заряда электронов, так и ионов.
,
(2)
где i, e - плотности зарядов ионов и электронов.
Выражая плотность объемного заряда через плотность тока и скорость направленного движения электронов и ионов, а последние через напряженность электрического поля Е и подвижность получаем:
,
(3)
Эмиссия электронов из катода происходит вследствие вторичных процессов. Выражение (3) можно преобразовать к виду:
,
(4)
Используя условие стационарности разряда в катодной области
,
(5)
и зависимость коэффициента объемной ионизации от напряженности электрического поля и давления газа
,
(6)
рассчитывают зависимость величины катодного падения потенциала от величины плотности тока на катоде (рис.5). Анализ зависимости позволяет сделать следующие выводы. Для тлеющего разряда характерно наличие некоторой оптимальной плотности тока на катоде, зависящей от рода газа, материала катода и пропорциональной квадрату давления газа, при которой падение потенциала наименьшее. Эта плотность тока называется нормальной плотностью тока, а соответствующее ей катодное падение потенциала - нормальным катодным падением.
Нормальная плотность тока для разряда в коротких трубках определяет участок ВАХ, соответствующей постоянному катодному падению потенциала. Уменьшение разрядного тока сопровождается уменьшением плотности только до тех пор, пока весь катод остается покрытым пленкой тлеющего свечения. При дальнейшем уменьшении разрядного тока происходит уменьшение размера катодной пленки при неизменной плотности тока и катодного падения потенциала.
Техническое описание
Выполнение лабораторной работы производится на установке, блоксхема которой представлена на рис.6. Электрическая схема установки показана на рис.7. В состав установки входят монохроматор УМ-2 с устройством автоматической развертки спектра, ртутно-кварцевая лампа ДРШ-250 с блоком питания, блок питания газоразрядной трубки (ГРТ), каретка с механизмом передвижения трубки и блоком питания, блок приемника излучения с регистрацией выходного сигнала с помощью вольтметра ВУ-15 или автоматической записью выходного сигнала на ЛКС4- 003.
Блок питания ГРТ включает в себя трансформатор ТР-1, выпрямитель напряжения, состоящий из трех диодных мостов и магазина сопротивлений R и ГРТ. Напряжение на ГРТ измеряется с помощью вольтметра V, а ток разряда - амперметром A. При включении SB1 напряжение сети поступает на входную обмотку ТР-1. Напряжение с выходных обмоток 9-10, 11-12, 13-14 ФЭ БП ФЭ УМ-2 ГРТ БУ ПП ГРТ БП ГРТ ВУ -15 ЛКС4-003 БАРС поступает на выпрямитель, включающего три диодных моста VD1-VD2, VD3-VD4, VD5-VD6. Выпрямленное напряжение через магазин сопротивлений R1-R29 поступает на ГРТ. Изменение тока разряда осуществляется изменением сопротивления разрядной цепи с помощью магазина сопротивлений. На рис.5 представлена электрическая схема управления механизмом передвижения ГРТ относительно входной щели монохроматора УМ-2, которая включает электродвигатель D2, переключатели B3, SB4, концевые выключатели SB5 и SB6, обеспечивающие отключение питания электродвигателя в конечных позициях ГРТ.
