CC BY
12МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ
физика плазмы и плазменные технологии
Амбиполярная диффузия газоразрядной плазмы
в магнитном поле
Потапов А.А., Швачко А.А.
Саратовский государственный технический университет
имени Гагарина Ю.А., Саратов. Е-mail: potapov_andrey13@mail. ru
DOI: 10.24412/cl-35673-2022-1-110-112
Плазменные приборы имеют широкое научно-техническое применение — плазмотроны, газовые лазеры, газоразрядные датчики, плазменные телевизионные экраны. При проектировании таких приборов требуются знания основных характеристик такой плазмы. Амбиполярная диффузия является важным параметром, характеризующим движение носителей заряда в плазме. Этот параметр позволяют описать движение электронов и ионов в плазме за большие времена при наличии магнитного поля и без него [1]. При отсутствии магнитного поля или в слабом магнитном поле электроны, как более подвижные частицы, вырываются вперед при движении плазмы, образуется некомпенсированный положительный заряд ионов, или, более точно, вблизи стенок образуется двойной слой зарядов. Возникающее при этом электрическое поле (амбиполярное) тормозит электроны и ускоряет ионы. При величине магнитной индукции, при которой коэффициенты подвижности электронов и ионов оказываются равными, коэффициенты диффузии заряженных частиц вблизи диэлектрических стенок также выравниваются. Учитывая это, можно предположить, что при таких магнитных полях отрицательный заряд на стенке равен нулю, следовательно, амбиполярное электрическое поле отсутствует. Величину амбиполярной диффузии характеризует коэффициент амбиполярной диффузии, для определения которого необходимо знать:
(1)
(2)
ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
-------------1Е НЕДЕЛИ»
18-20 октября 2022 г
DBp = Dp (1 + Ь рВ 2
г.
(4)
где Ье. Ьр. De. Ор — соответственно коэффициенты подвижности
и диффузии электронов и положительных ионов в отсутствии магнитного поля В [2].
ьВ. ьВ
В В
Ое . Ор — соответствующие параметры плазмы в
, ^р , ^е магнитном поле.
Выражение для коэффициента амбиполярной диффузии. который совместно описывает диффузионное движение электронов и положительных ионов в магнитном поле. имеет вид:
ОВ =
^ат
(рВьВ+оВьВ)
ьВ + ьВ
(5)
На рис. 1 представлен график зависимости коэффициентов диффузии электронов и ионов. а также коэффициента амбиполярной диффузии. от величины магнитного поля в неоновой плазме при давлении 1 мм. рт. ст.
1)'>лг
В,Тл
Рис. 1. График зависимости коэффициентов диффузии носителей заряда от величины магнитного поля в неоновой плазме при давлении 1 мм. рт. ст.
Из рис. 1 следует. что коэффициент амбиполярной диффузии
^дыГу™ физика плазмы и плазменные технологии
значительно меньше коэффициента диффузии электронов, но больше коэффициента диффузии положительных ионов. Физически это означает, что магнитное поле объемного заряда оказывает тормозящее действие на диффузионное движение электронов и ускоряющее — для положительных ионов.
1. Erofeev A.V., Lapushkina T.A., Poniaev S.A. IEEE Transactions on Plasma Science. 2014, 42(10), 2548-2549.
2. Bankovsky A.S., Zaharov A.A., Vlasova Y.A., et al. 2016 International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering (APEDE). 2016, pp. 1-8.
