- •Plasma Physics
- •Лавинное нарастание ионизации
- •Приближение постоянного электричекого поля
- •Приближение постоянного электричекого поля
- •Условие Пашена
- •Пашеновский пробой
- •Пашеновский пробой
- •Другая запись условия зажигания
- •Анализ кривой Пашена
- •Отклонения от кривой Пашена
- •Экспериментальное определение скорости ионизации
- •Эмпирические формулы для ионизационного усиления
- •Ионизационное усиление
- •Эффективность ионизации
- •Стягивание электрического поля к катоду
- •Устойчивость самостоятельного разряда
Plasma Physics
Department
КУРС ЛЕКЦИЙ: Физика низкотемпературной
плазмы
Лекция№6 Электрический разряд в
газах
Несамостоятельный ток с ионизационным усилением
Автор: доц. Крашевская Г.В.
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
Лавинное нарастание ионизации
УФ — для эмиссии электронов
Предположения:
1.Ионы повторно не ионизуются
2.Ионы повторно не ионизуют т.е. либо рекомбинируют,
либо уходят на катод
3.Электроны возникают на катоде
— плотность фотоэлектронов на катоде
— плотность электронов на расстоянии х от катода
— коэффициент ионизации электронным ударом (коэф. Таунсенда)
т.к.
Page 2
Приближение постоянного электричекого поля
* — закон развития электронной
лавины
На аноде:
- Ток с катода
Учет γ процессов на катоде:
— коэффициент вторичной ион- электронной эмиссии
— постоянная интегрирования
— ток создаваемый внешним ионизатором
Page 3
Приближение постоянного электричекого поля
Полный ток у поверхности катода
на катоде
На аноде:
коэф. усиления за счет γ- процессов и газового усиления
Page 4
Условие Пашена
Если
- Условие Пашена зажигания самостоятельного разряда
Замечание:
Теория Таунсенда имеет ограничение и не учитывет объемный заряд
ne x ~ 108
d 20 - Искровой пробой
Page 5
Пашеновский пробой
Учет процессов α и γ
1. α- процессы
Допущение – ионизация происходит, если
— длина пробега, на которой набирается энергия ионизации электроном
Пока не учитываем объемный заряд, т.е. поле однородно!!!
— число столкновений на 1 см пути при р = 1Тор
— число столкновений на 1 см пути
— физический смысл
Page 6
Пашеновский пробой
Учет процессов α и γ
2. γ- процессы
Эмиссия на катоде: потенциальная и кинетическая
— для потенциальной |
— табулированная функция |
|
эмиссия |
||
|
В прикатодной области ион может набрать энергию Введем величину — ионизационное нарастание
— условие Пашена (условие пробоя)
закон Пашена —
Page 7
Другая запись условия зажигания
- Другая запись условия зажигания
Тогда
- т.к. нет объемного заряда
, где
Минимум кривой Пашена , где
Page 8
Анализ кривой Пашена
Правая ветвь:
• Рост напряжения связан с
уменьшением λ => снижением вероятности ионизации
• Uз растет чуть медленнее
линейного закона, т.к. E/p
уменьшается с ростом pd
Левая ветвь:
•pd мало => мало столкновений
•для достижения должного усиления необходимо очень больше
α/p, т.е. сильное поле
•Ограничена вакуумным пробоем
Page 9
Отклонения от кривой Пашена
1.Для бόльших значений L/R нужно пользоваться
модифицированным законом U = f (pL, L/R). При L/R > 1 увеличение расстояния между электродами d смещает кривые зажигания U(p) в область более высоких пробойных напряжений U и более низких давлений газа
2.Также обуславливает отклонение от закона Пашена когда существенную роль приобретают процессы ступенчатой ионизации, фотоионизации и др.
3.При давлении порядка атмосферного Uз не зависит от материала катода => условие Пашена не работает!!!
4.При пробое высокпрочных газов (элегаз))
Page 10