Плазменная электроника / Plazma_4laba

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра Электронных приборов и устройств(ЭПУ)

отчет

по лабораторной работе №4

по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника»

Тема: РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ГАЗОВОГО РАЗРЯДА (КРИВЫЕ ПАШЕНА)

Студент гр. 4203		Юрченков М.И.
Преподаватель		Марцынюков С.А.

Санкт-Петербург

2016

Цель работы.

Расчет напряжения возникновения газового разряда при различных условиях.

Основные теоретические положения.

Условие самостоятельности:

Где γ – коэффициент вторичной эмиссии ионно-электронного типа; L – расстояние между электродами; α(x) – коэффициент объемной ионизации нейтральных атомов или молекул газа электронами.

Обработка экспериментальных результатов по зависимости α от напряженности электрического поля выявила, что эту зависимость приближенно можно аппроксимировать следующим соотношением:

Где Е – напряженность электрического поля; р – давление газа (или пара) в промежутке; А и В – константы, зависящие от рода газа.

Напряженность электрического поля будет определяться как:

Из этих трех формул получим выражение для Uв((Uв = f(pL):

Полученная зависимость Uв = f(pL) – аналитическое выражение закона Пашена.

Обработка результатов эксперимента.

Расчетные параметры:

Таблица №1

газ	A, см-1 · мм рт. ст.-1	B, B· см-1 · мм рт. ст.-1	E/p, B· см-1 · мм рт. ст.-1	ɣ
				Fe	Pt	Ni
Ne	13,2	245	100-600	0,022	0,23	0,031
Ar	13,6	235		0,058	0,03	0,058
H2	5	130		0,061	0,02	0,053

1.Расчет хода зависимости Uв = f(pL) для выбранного газа и различных материалов мишени.

Газ: Ar

Материалы мишени: Fe, Pt, Ni.

Рис.1 График зависимости U_в (напряжения возникновения) от pL(давления газа и междуэлектродного расстояния) при трех различных материалах мишени

2. Расчет хода зависимости Uв = f(pL) для выбранного материала мишени и различных газов.

Газ: Ne, Ar, H_2.

Материал мишени: Fe.

Рис.2.График зависимости U_в (напряжения возникновения) от pL(давления газа и междуэлектродного расстояния) для трех различных газов.

Выводы: В результате выполнения лабораторной работы были исследованы методики расчета напряжения возникновения газового разряда при различных условиях. Построены графики:

Из графика зависимости видно, что при малых значениях pL и при больших значениях pL напряжение возникновения должно бесконечно возрастать, но на практике этого не происходит, т.к. при малых значениях pL происходит вакуумный пробой, который заключается в том, что при уменьшении расстояния между электродами напряженность поля у поверхности катода возрастает настолько, что начинается холодная эмиссия. Удары эмитируемых заряженных частиц бомбардируют электрод в следствии чего электрод греется и происходит выделение газов и испарение материала электрода, вакуум нарушается и происходит пробой. При больших значениях pL возникает лавинный пробой, обусловленный тем, что, разгоняясь в сильном электрическом поле на расстоянии свободного пробега, носители заряда могут приобретать кинетическую энергию, достаточную для ударной ионизации которая лавинно нарастает и происходит пробой.

1. На первом графике зависимости Uв от pL при трех различных материалах мишени кривые для Fe и Ni совпадают, а для Pt нет. Так как константы А и В при одном и том же газе для всех мишеней будут одинаковы, то функция Uв(pL) зависит только от коэффициента вторичной эмиссии ɣ. У Fe и Ni для газа Ar коэффициенты вторичной эмиссии равны, поэтому на графике кривые будут совпадать. Кривая для Pt будет проходить выше остальных, так как ɣ у Pt ниже, а из формулы следует, что чем меньше ɣ тем больше значение Uв.

2. На втором графике зависимости U_в (напряжения возникновения) от pL(давления газа и междуэлектродного расстояния) для трех различных газов при одной мишени кривые будут отличаться, так как постоянные А и В у всех газов будут различными и коэффициент ɣ для Fe при различных газах тоже будет разным.

5