Список основных вопросов для экзамена по лекционному курсу «Физика низкотемпературной плазмы»

1. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Фокусировка в однородном магнитном поле. Движение в скрещенных полях.

Общая картина движения заряженной частицы в поле когда ЭП и МП имеют произвольное направление друг к кругу, уравнение движения, что оно собой представляет (можно сказать если объяснять на «пальцах»).

Фокусировка в однородном МП - фокусировка при движении частиц с одинаковой осевой скоростью и небольшим рабросом радиальных скоросте. Т.к они выходя из точки на оси системы и движутся по окружности, то через нсколько периодов вращения частиц большинство из них придут в осевую точку одновременно.

Движение в ЕхН полях, частный случай движения, вектора Е и Н взаимоортогональны ( перпендикулярны друг другу). Возможные виды движения, когда реализуются. Где используются приближение скрещенных полей и реальные геометрии ( магнетрон СВЧ и магнетронный разряд плазменный)

2. Отклонение заряженных частиц в плоском однородном магнитном поле. Фокусировка в магнитном поле (при отклонении).

Фокусировка при частиц целиком лежащих в манитном поле ( т.е. не влетающих из области без поля). Где используется в приборах (для сепарации по чему ?)

3. Движение заряженных частиц в поле цилиндрического конденсатора.

Тут все понятно. Дополнительные вопросы могут быть по поводу чем он хуже или лучше плоского или сферичекого конденсатора. (полезно также иметь представление, о фокусировки в плоском кондесаторе и сферическом – схема фокусирующего устройства (расположения источника частиц и фокусирующих пластин)

4. Отклонение заряженных частиц в плоском электрическом поле. Учет полей рассеяния. Фокусирующие свойства электрической отклоняющей системы

Два случая отклонения: когда частица вылетает из поля плоского конденсатора с учетом и без учета полей рассеяния. Фокусирующе свойства – из-за разброса скоростей частиц, чатстицы находящиеся на разных расстояниях от центра фокусируются в одну точку (схема, формулы).

5. Основные отличия электронной и световой оптики. Распределение потенциала аксиально-симметричного элекрического поля.

Пять отличий от световой оптики поведения электронных пучков. Распределение аксиально симметричного поля => поле на оси определяет распределение поля везде!!

6. Уравнение движения параксиального электрона. Анализ основного уравнения электростатической оптики.

Что такое параксиальность? Вывод основного уравнения электронной оптики и его анализ ( какие компаненты в него входят => что определяют)

7. Основные типы электростатических линз.

Четыре типа электростатических линз, эпюры потенциала и первой и второй производной потенциала. Кто из них фокусирующие, а кто рассеивающие системы. Где применяются.

8. Параметры электростатических электронных линз. Тонкая слабая электростатическая линза.

Фокусные расстояния, положения главных плоскостей (чем они отличаются от оптических линз), линецное увеличеине, угловое увеличение. Что такое тонкая и толстая линза? Формулы для упрощения «тонкая линза»

9. Движение электронов в аксиально–симметричном неоднородном магнитном поле. Короткая магнитная линза.

Важно не упустить факт, что в этой линзе помимо фокусировки идет поворот всех точек как щелого на угол . Нужно будет схематически показать как это. 

10. Аберрация электронных линз

Пять аберраций электронных линз со схемами и пояснениями ( когда бывают. Чем опредляются)

11. Ограничение тока пространственным зарядом. Вывод формулы Чайльда-Ленгмюра для плоских электродов.

Рассматривает в основном плоский промежуток, для него выводится упрощенным не совсем физическим методом ( как на лекции давалось) закон Чайльда_Ленгмюра. Можно посмотреть более точный вывод в Грановском. Посмотрите, что такое «виртуальный катод» - это для объяснения вопроса, поечему производная потенциала при на катоде равна 0. Могут быть дополнительные вопросы чем отличается вид этой формулы для цилиндрической и сферической геометрии.

12. Пространственный заряд в пучке заряженных частиц. Взаимодействие частиц в пучке. Изменение формы пучка из-за электростатического расталкивания.

Какие силы действуют на пучок изнутри. ) Знать что такое кроссовер, и где он может быть использован.

13. Прямолинейные пучки заряженных частиц. Пирсова оптика.

Это способы компенсации расталкивания пучков заряженных частиц. На примере двумерной задачи по компенсации ленточного пучка. Где используется?

14. Виды эмиссии заряженных частиц. Эмиссия атомных частиц.

Перечисление видов эмиссии заряженных частиц. В качестве дополнительных вопросов могут попросить рассказать о любом виде эмиссии.

15. Элементы квантовой статистики электронов в металле.

Статистика Ферми-Дирака, вероятности нахождения электрона на энергетическом уровне в потенциальной яме (распределение по импульсам, по энергии). Поток частиц на стенку со стороны металла.

16. Статистический вывод уравнения Ричардсона-Дешмана. Постоянная Ричардсона.

Условие термоэмиссии (типа, что энергия электрода должна быть выше потенциального барьера, что участвуют в термоэмиссии электроны из Максвелловского «хвоста», кстати уметь объяснить откуда максвелл появляется в статистике Ферми Дирака). Вывод уравнения используя элементы квантовой статистики( см. предыдущий вопрос)

17. Термодинамический вывод уравнения Ричардсона-Дешмана. Постоянная Зоммерфельда.

Здесь немного другой вывод - исходя из приравнивания потоков снаружи и изнутри Металла (можно так же посмотреть в Гапонове, там через чисто термодинамические величины дается выод). Не путать постоянные Ричардсона и Зоммерфельда

18. Измерение температурного коэффициента работы выхода.

Простой вопрос про α

19. Методы экспериментального определения термоэлектронных характеристик.

Измерение коэффициента отражения (метод Булыгинского), измерение работы выхода (калориметрический метод и метод прямых Ричардсона).

20. Влияние внешнего электрического поля на термоэмиссию. Эффект Шоттки.

Обратите внимание что эффект Шоттки и эмиссия по Шоттки – это разные явления. Первое это снижение потенциального барьера под действием электрического поля, второе это подбарьерный переход под действием сильного электричесского поля.

21. Автоэлектронная эмиссия (металлов)

Физический смысл явления. Теория автоэлектронной эмиссии (Фаулер- Нордгейм).

22. Фотоэлектронная эмиссия (металлов). Закон Эйнштейна. Опыты Лукирского и Прилежаева.

Этот вопрос не должен вызвать сложностей, т.к. фотоэффект изучался в общей физике.

23. Теория фотоэлектронной эмиссии. Кривая Фаулера. Точное измерение граничной частоты.

Здесь вроде бы все понятно должно быть.

24. Потенциальная ионно-электронная эмиссия. Кинетическая ионно-электронная эмиссия

Физ смысл явления. Условие потенциальной эмиссии. Условие кинетической эмиссии. Зависимость от энергии падающих ионов.

25. Вторичная электронная эмиссия (металлов). Упругое отражение электронов, неупругое отражение, истинно- вторичная эмиссия

Физ смысл. График зависимости тока вторичных электронов от энергии. Истинно вторичные электроны. Универсальная кривая вторичной электронной эмиссии. Теория ВЭЭ.

26. Поверхностная ионизация. Термодинамический вывод уравнения Саха-Ленгмюра. Влияние степени покрытия.

Некоторые с этим вопросом сталкивались при выполнении Лабы у Захарова. ( по-моему работа №6). Уравнение Саха Ленгмюра не путать с формулой Саха – они отличаются!!! Степень покрытия, зависимость от температуры.

27. Подвижность ионов. Учет поляризации среды по Ланжевену-Томпсону.

Это когда нельзя пользоваться теми же соображениями, что и при рассмотрении движения электронов в электрическом поле. В поле молекулы газа поляризуются и ионы движутся в поле диполей, а внешнее электрическое поле дает только направление движений.

28. Подвижность ионов. Роль перезарядки. Измерение подвижности ионов.

Подвижность ионов можно оценить, как и подвижность электронов (по тем же формулам и пользуясь той же логикой) при условии, что определяющую роль играет явление перезарядки. Измерение подвижности – Лаба у Визгалова (с сетками, на которые подаются потенциалы с опредленным периодом)

29. Подвижность электронов в газе. Формула Ланжевена. Нагрев электронов в электрическом поле.

Подвижность сначала в предположении, что электроны движутся с одинаковыми средними скоростями и длинами свободного пробега, потом усреднение по длинам свободного пробега, потом усреднение по скоростям ( отличаются численный коэффициент в формуле). Нагрев электронов электрическим полем, имеется в виду, что должно установиться равновесие, при котором энергия набираемая электроном до столкновения отдается на при столкновении.