Плазменная электроника / Лаба8

.docx

Скачиваний:

Добавлен:

08.02.2019

Размер:

117.12 Кб

Скачать

☆

_{МИНОБРНАУКИ
РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

отчет

по лабораторной работе №8

по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ МЕТОДОМ ЗОНДОВ

Студент гр. 4209		Хабибулин А.Р.
Преподаватель		Лисенков А.А.

Санкт-Петербург

2016

Цель работы.

Ознакомление с зондовой методикой диагностики газоразрядной плазмы и экспериментальное определение параметров положительного столба разряда низкого давления.

Основные теоретические положения.

Газоразрядная плазма – это ионизированный газ, в котором концентрации положительно и отрицательно заряженных частиц приблизительно равны между собой, а дебаевский радиус экранирования существенно меньше характерного размера объема, в котором находится ионизованный газ. Примером низкотемпературной плазмы является положительный столб тлеющего разряда и дуги низкого давления. Плазма положительного столба в осевом направлении однородна и стационарна во времени. Распределение электронов по скоростям является, как правило, максвелловским, при этом хаотическое движение частиц преобладает над их направленным движением. В газоразрядной плазме электроны и ионы приобретают энергию под действием продольного электрического поля, поэтому энергия электронов и ионов выше энергии нейтральных атомов. В свою очередь, энергия электронов много больше энергии ионов. Объясняется это тем, что электроны, приобретая энергию в электрическом поле, теряют ее в результате соударения с атомами. В слабоионизованной плазме преобладают упругие соударения электронов с атомами, при этом обмен энергией зависит от отношения массы электрона к массе атома. Поскольку это отношение гораздо меньше единицы, то потери энергии электронов при соударении с атомами весьма малы. Для ионов получается другая ситуация: масса ионов соизмерима с массой атома и при упругом соударении с ним ион может терять значительную часть своей энергии.

Зонд – это вспомогательный металлический электрод, который вводится в плазменный объем для его исследования. Размеры зонда выбираются обычно достаточно малыми, чтобы можно было пренебречь падением потенциала вдоль зонда и искажениями поля, вносимыми зондом в исследуемый разряд. Применяются плоские, цилиндрические и сферические зонды. Относительно одного из электродов на зонд задается потенциал и снимается зависимость поступающего тока от значения этого потенциала. Параметры плазмы определяются из вольт-амперной характеристики зонда. Электрический ток с зонда складывается из токов электронов и положительно заряженных ионов: ионов: . На рис. 1 представлена типичная зондовая характеристика, получаемая при погружении в плазму вспомогательного электрода. Ток частиц, поступающий на поверхность, зависит от приложенной разности потенциалов между плазмой и рабочей поверхностью зонда.

Рис. 1. Зондовая характеристика и метод ее обработки

Схемы измерений.

Схема измерения характеристик зонда

Рис.2. Схема экспериментальной установки

Характеристики диода.

Экспериментальные результаты.

ВАХ зонда при различных токах накала

при Iн=	72 мА	при Iн=	60 мА
U, B	I, мА	U, B	I, мА
-33,3	-0,01	-33	-0,01
-31	-0,01	-31,3	-0,009
-29	-0,01	-19	-0,008
-18,3	-0,008	-18	-0,007
-16,6	-0,007	-16,6	-0,005
-15,6	-0,004	-15,6	-0,002
-15	-0,001	-15,3	0
-14,6	0	-14,6	0,005
-14,3	0,002	-13,3	0,018
-14	0,005	-12,3	0,047
-13,6	0,01	-11,3	0,8
-13,3	0,015	-10	2
-12,6	0,031	-9	4,6
-12,3	0,046	-8	6,2
-9,3	1	-6,6	8,4
-8,3	4,8	-6,3	9,8
-8	6,4	-5,6	17,3
-7,3	8	-4,6	21,3
-6,6	9,6	-3,6	23,3
-6,3	17,3	-2,6	24,6
-5,6	20	-2,3	25
-5	22,6	-1,6	26
-4,6	24,6	-1	26,6
-4	26	0	27,3
-3,6	26,6
-3	27,3
-2,6	28
-2	28,6
-1,33	29,3
-1	30
0	30,6