- •3. Схема уровней и основные серии спектра атомов(ионов) с одним валентным электроном (на примере к 19).
- •4. Схема уровней и основные серии спектра атомов(ионов) с двумя валентными электронами (одноэлектронное возбуждение на примере Hg)
- •8. Энергетич. Состояния е-ов в Ме. Зонная схема Ме и их физ-ие св-ва.
- •10. Эффект Шоттки. Автоэлектронная, вторичная и фотоэмиссии электронов. Области применения.
- •13.Классификация электрических токов в газе….
- •14. Пробой газа при высоком давлении. Закономерности формирования токопроводящего канала.
- •15. Тлеющий разряд. Элементарные процессы и продольное распределение параметров в тлеющем разряде.
- •17.Излучение неизотермической плазмы тлеющего и дугового разрядов. Процессы, определяющие спектральный состав излучения и его зависимость от давления
- •19.Самостоятельный дуговой разряд (низких, средних и высоких давлений).
- •20.Баланс энергии в самостоятельном разряде.
- •24.Преобразование энергии возбуждения в диэлектриках и полупроводниках. Энергетический выход люминесценции.
- •25. Полупроводниковые лазеры с электронной накачкой. Принцип действия и параметры.
- •26.Свойства контакта Ме – п/п.
- •27. Свойства контакта “полупроводник-полупроводник”. Гомо- и гетероструктуры.
- •28.Условие усиления излучения для межзонных переходов. Принцип действия сд и инжекционных лазеров
- •2. Основные положения векторной модели атома. Природа возникновения тонкой структуры атомных термов. Схемы сложения моментов.
- •7. Классификация взаимодействий частиц в газе. Следствия из законов сохранения энергии и импульса при парных столкновениях. Упругие и неупругие столкновения
- •11. Диффузия и дрейф заряженных частиц. Соотношение Эйнштейна.
- •9. Виды эмиссии электронов. Термоэлектронная эмиссия. Закон Ричардсона - Дешмена.
- •23.Основные виды оптического поглощения твердых тел. (Полупроводники и диэлектрики)
- •6 . Природа расщепления спектральных линий атомов в магнитном поле.
- •16. Самостоятельный дуговой разряд низкого и высокого давлений. Распределение параметров и элементарные процессы в разряде.
17.Излучение неизотермической плазмы тлеющего и дугового разрядов. Процессы, определяющие спектральный состав излучения и его зависимость от давления
Неизотерм.плазма реализ.в «+» столбе тл.и дуг.разрядов.Осн.усл-ем существ-ия «+» столба яв-ся постоянный во времени концент-я заряж-х частиц.Баланс заряж-х ч-ц опред-ся балансом энергии,кот.поступ.в разряд постредством ускор-я заряж.ч-ц в продольное эл.поле.Потери энергии осущ-ся в след-ии рекомбин-ии на огранич-их стенках и в след-ии излуч-я «+» столба.Излучение:1)резонансное 2)нерезонан-ое.Поддержание постоян.концент-ии заряж.ч-ц при НД осущ.в основ.иониз-ей атомов из оснв.сос-ия.При увелич.Р,увелич.эффек-ть иониз-ии из возбуж-го сос-ия атомов.Реком-ия заряда ч-ц опред-ся реком-ей в объеме газа и двупол-ой дифф-ей заряж-х ч-ц на огранич.стенках.При Р до 10-1 длина свобод.пробега ч-ц равного порядка,что сопостав. С линейными размерами разряд.трубки.При таких усл-ях потери заряж.ч-ц на стенках яв-ся основными.Режим работы «+» столба свобод.полета е-в,как более подвиж.ч-цы,заряжают стенки до определ-го потенц.,созд-я радиальное поле,кот.притяг ионы,с Увелич Р>10-1,увел.частоты столкнов-й и «+» столб переходит в диффузион.режим.Возник.двупол.диф-ия,кот.начин.опред.потерю заряж.ч-ц на стенках.Zi частоты ионизации
Возник.двупол.диф-я,возник.радиальное поле.Его велич.сопоставима с продольным полем.
Важной хар-ой явл-ся коэф.объемной ионизации Zi(Te-темпер-ра,P-давление,Ui-потенц.энергия,сорт атомов газа)
Уравнение частоты локализации позвол.установ.завис.t от произвед.P на радиус эл.трубки.
Яв-ся универ-ой кривой для «+» столба работ-го в диф-ом режиме.Одна и та же завис-ть для разных сортов чистых газов.Сорт газа опред.конст.С.Исходя из графика легко определ.t е-ов в реальном разряде.Ч\з t е-ов можем произвести оценку частотной ионизации.t е-ов очень важный параметр в неизотроп.пламе.
19.Самостоятельный дуговой разряд (низких, средних и высоких давлений).
Дуговой разряд (в дальнейшем Д.Р.) можно реализовать как самостоятельный, так и несамостоятельный. Самостоятельный д.р. может быть получен из тлеющего путем увеличения плотности тока (1÷100 А/см2)От тлеющего, дуговой разряд, отличается процессами эмиссии электронов с катода. Основными видами эмиссии является термо и авто электронные эмиссии. В д.р. прикатодное падение потенциалов составляет несколько десятков вольт и близко к потенциалу ионизации атомов газа.Все д.р. классифицируются по 2 признакам:
По преимущественному типу эмиссии –основными видом эмиссии является термоэлектронная наз. «дуга с горячим катодом», а при автоэлектронной – «дуга с холодным катодом.
По роду среды в которой горит дуговой разряд : а) дуга в атмосфере газа или смеси газов – б)дуга в парах материала катода или анода –
О сновным элементом дуги является катодное пятно, которое обеспечивает интенсивную эмиссию, имеет высокую яркость свечения, резкая граница катодного пятна определяется зависимостью интенсивности свечения от температуры.Все дуговые разряды имеют положительный столб, соединяющийся с катодным пятном называемым кистью дуги.
Чтобы стабилизировать положение положительного столба в пространстве используют 3 основных способа:
стабилизация стенками; используется в дуговых люминесцентных лампах (ДРЛ, ДН)
стабилизация столба потоками газа или жидкости
стабилизация электродами. Реализуется короткая дуга с высокой силой тока с темп. плазмы в положительном столбе порядка 104 К. Такие дуги применяются в лампах ДРШ, ДКСШ,ДКСЛ.
Параметры д.р. в значительной степени определяется давлением газа в положительном столбе -дуги низкого давления -дуги среднего давления - дуги высокого давления
Д уги низкого давления: область давлений от 1 до 10 мм. рт. ст. , плотность тока на катоде может достигать 108 А/см2 , механизмы эмиссии электронов до настоящего времени не имеют аналогичного описания. Характерной особенностью является то что при увеличении давления выше 10 мм. рт. ст. приводит к резкому уменьшению площади сечения столба. Этот эффект называется контракцией. Плазма “+” столба дуги низкого давления представляет неизотермическую плазму, в которой температура электронов на 1-2 порядка выше температуры атомов и ионов. При образовании “+” столба, потери заряженных частиц в следствии двуполярной диффузии на стенки уменьшается в результате уменьшается доля энергии разряда расходуемого на стенках. При повышении давления дуга низкого давления переходит в дугу высокого давления, в которой происходит изменение основных процессов в “+” столбе. В области низких давлений элементарные процессы “+” столба качественно подобны процессам тлеющего разряда.
Ступенчатых процессов в области низкого давления нет. По мере увеличения давления увеличивается эффективность ступенчатых процессов, увеличивается частота столкновений. За время жизни атом испытывает дополнительные столкновения => увеличивается интенсивность линий соответствующих переходам м/у возбужденными состояниями. Доля излучения будет увеличиваться в длинноволновой области т.к. время жизни большое увеличивается эффективность неупругих ударов 2 рода => температура электронов начинает в среднем увеличении приближаться к температуре тяжелых частиц.
Распределение потенциала по длине разряда
Плотности токов электронов и ионов(рис)
С ростом давления дуга высокого давления переходит в дугу сверхвысокого давления: “+” столб представляет из себя квази изотермическую плазму, в локальных областях “+” столба температуры электронов и ионов оказываются очень близкими, полностью изотермическую плазму в ограниченном пространстве получить невозможно.
Несамостоятельный д.р.: основным источником является термо электронная эмиссия обеспеченная внешним источником энергии. Режимы работы таких д.р. опред. соотношением тока эмиссии и разрядным током. Если разрядный ток меньше тока эмиссии, то такой режим работы называется свободным, а если наоборот затрудненный дуговой разряд (несвободный).
Распеределение потенциала imээ>ip (т.е. будет регулировать выход электронов) imээ ~ ip
Используя внешние параметры можно создавать самостоятельно дуговые разряды и использовать их в виде источников излучения.