Исследование взаимодействия плазмы с катодом в газоразрядных приборах Текст научной статьи по специальности «Физика»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №5/2016 ISSN 2410-700X

20

2 • /

О -■-1-■-1-■-1-■-1-■-1-■-•—

100 200 300 400 500 600 700

ЕШ,Л<УпВ-.м2

Рисунок 1 - Зависимость коэффициента ионизации от напряженности поля в смеси газов аргон-ртуть при T = 243K (1) и Т = 323K (2)

Видно, что они достаточно хорошо согласуются со значениями а, рассчитанными методом Монте-Карло, и могут быть использованы при расчете характеристик разряда в смеси аргон-ртуть. Список использованной литературы:

1. Райзер, Ю.П. Физика газового разряда. Наука: М., 1987, 537 с.

2. Кристя В.И, Фишер М.Р. Моделирование методом Монте-Карло ионизации газа в межэлектродном промежутке слаботочного разряда в смеси аргон-ртуть. Изв. РАН. Серия физическая, 2010, т.74, № 2, с. 298301.

© Дубинина М.С., 2016

УДК 537.525

М.С. Дубинина

студентка 4 курса кафедры «Компьютерные системы и сети»

КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана Email: [email protected] Научный руководитель: М.Р. Фишер кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Электротехника»

КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана Email: [email protected]

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПЛАЗМЫ С КАТОДОМ В ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ПРИБОРАХ

Аннотация

Сформулирована модель катодного слоя тлеющего разряда, позволяющая оценить зависимость долговечности катода газоразрядного прибора от его характеристик и параметров разряда.

Ключевые слова Тлеющий разряд, катодный слой, долговечность катода.

После приложения достаточно большого напряжения между электродами, в газе происходит пробой

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №5/2016 ISSN 2410-700X_

и формируется тлеющий разряд. Его характерной особенностью является наличие катодного слоя. Основными заряженными частицами в тлеющем разряде являются электроны и ионы, бомбардирующие катод. Происходит эмиссия вторичных электронов и распыление материала катода, что уменьшает долговечность газоразрядных приборов.

Функции распределения электронов и ионов по скоростям совместно с уравнением Пуассона для потенциала электрического поля образуют нелинейную систему дифференциальных уравнений [1 - стр. 124]:

- 8F„ еЕ DF„ DF„

v-

= (1)

дг m 8v dt

- dF: eE dF: dF /0ч

dr M dv dt

Ay = -e(nt -ne), (3)

so

где Г - радиус-вектор, V - вектор скорости частицы, 171 и М - массы электрона и иона, £ = -

дг

др Лр

напряженность электрического поля, е - элементарный электрический заряд, е и дГг - интегралы

8t дt

столкновений электронов и ионов с атомами газа, пе = | \')с1\' и = | /•■( /% vy.lv - концентрации

электронов и ионов, 8о - диэлектрическая постоянная.

Влиянием электронов на распределение потенциала электрического поля в катодном слое можно пренебречь, тогда уравнение Пуассона принимает вид:

А(? = -—п1. (4)

8о

Движение электронов и ионов может быть описано следующими уравнениями [2 - стр. 20, 3 - стр.

230]:

дг

(6)

где а - коэффициент ионизации газа, ]е и _/ ■ - плотности потоков электронов и ионов, Уе и V -

дрейфовые скорости электронов и ионов, це - подвижность электронов, слабо зависящая от напряженности

поля, ц ■ - подвижность ионов, - постоянная для данного сорта ионов.

При большой плотности разрядного тока система (4) - (6) упрощается и принимает вид:

М = 0, (7)

Ф =——п' (8)

8о

Решение уравнения для ф имеет вид

Ф=-исф5/3 • (9)

Лс

Из уравнения (2) с использованием найденной ф( 2) можно найти выражение для функции распределения ионов по скоростям

F(Яv) = y;(z,vz)5(vx)5(vJ;), (10)

где ^ - координата точки образования иона, имеющего в точке с координатой 2 скорость V .

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №5/2016 ISSN 2410-700X_

Это позволяет рассчитать эффективный коэффициент распыления поверхности катода ионами в разряде

R = { Y (sf (dc, s)ds, (12)

где s = mV - энергия иона, Y (s) - коэффициент распыления материала катода ионами с энергией 8 [4]. 2

Полученное выражение позволяет оценить зависимость долговечности катода газоразрядного прибора от его характеристик и параметров разряда. Список использованной литературы:

1. Lieberman M.A., Lichtenberg A.J. Principles of plasma discharges and material processing. - New York: Wiley Interscience, 2005. - 757 p.

2. Samukawa S. The 2012 plasma roadmap//J. Phys. D: Appl. Phys. - 2012. - V.45 - №25 - P. 3 - 38.

3. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. - М.: Наука, 1987. - 592 c.

4. Kristya V.I. Glow discharges and tokamaks / Ed. Murphy S.A. - New York: Nova Sci. Publ. - 2010. - P. 329 -365.

© Дубинина М.С., 2016

УДК 537.525

М.С. Дубинина

студентка 4 курса кафедры «Компьютерные системы и сети»

КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана Email: [email protected] Научный руководитель: М.Р. Фишер кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Электротехника»

КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана Email: [email protected]

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ МЕЖЧАСТИЧНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В СМЕСИ ГАЗОВ АРГОН-РТУТЬ

Аннотация

Сформулирована модель катодного слоя тлеющего разряда, позволяющая оценить зависимость долговечности катода газоразрядного прибора от его характеристик и параметров разряда.

Ключевые слова

Тлеющий разряд, компоненты коэффициента ионизации, реакция Пеннинга.

Минимальное значение напряжения и , которое необходимо приложить к электродам для пробоя газовой смеси, называется напряжением зажигания разряда [1 - стр. 96]. Под его напряжения зажигания с металлического катода вырывается (эмитируется) электрон, дающий начало электронной лавине (рис. 1).

Рисунок 2 - Электронная лавина