Глава 1. Поняття плазми тліючого розряду
1.1 Постановка завдання
У наповненої газом трубці з діелектрика між електродами, розташованими на її кінцях, підтримується тліючий розряд. У такому розряді англійський фізик І. Ленгмюра на основі візуальних спостережень виділив дві області: В«шариВ» (чергуються світлі і темні області поблизу катода) і В«плазмуВ» (рівномірно світиться позитивний стовп розряду, що займає основну частину трубки). p align="justify"> В даний час поняття В«плазмаВ» означає газ, в якому частина молекул іонізована, концентрації електронів та іонів рівні і досить великі для того, щоб поведінка зарядів визначалося їх взаємодією не тільки з молекулами, але й один з одним. Подібні умови виконуються в позитивному стовпі тліючого розряду. p align="justify"> Електрони й іони в плазмі беруть участь в хаотичному русі, підкоряючись статистикою Максвелла-Больцмана. У результаті дії подовжнього (уздовж осі трубки) електричного поля температура електронів досить висока, і частина з них збуджує або іонізує молекули. Іонізація принципово необхідна для існування плазми в стаціонарному стані, так як електрони і іони безперервно потрапляють на стінку трубки і там рекомбінують. Рекомбінація в обсязі мала через труднощі відводу виділяється енергії. p align="justify"> Необхідно отримати і фізично пояснити математичні співвідношення, що визначають температуру електронів в залежності від тиску газу, радіуса розрядної трубки, а також концентрацію електронів в залежності від струму розряду і інших параметрів. br/>
1.2 Рішення завдання
Основним вихідним фізичним положенням є баланс освіти і рекомбінації зарядів: при формуванні розряду падіння напруги на позитивному стовпі, визначальне температуру електронів, встановлюється таким, щоб іонізація газу швидкими електронами максвеллівський розподілу компенсувала догляд електронів та іонів з плазми і їх взаємну нейтралізацію на стінці трубки. Встановлена ​​напруженість поля забезпечує безперервний підвід енергії до електронного газу, який витрачає її на іонізацію і збудження молекул, а також на підвищення їх температури. p align="justify"> Догляд зарядів на стінку визначається дифузією, оскільки в результаті рекомбінації їх концентрація у стінки багато менше, ніж на осі трубки, і існує радіальний градієнт (перепад) концентрації. Щільність дифузійного потоку зарядів визначається рівнянням Фіка:
, (1.1)
де - число часток, що перетинають поверхню одиничної площі за одиницю часу, - коефіцієнт дифузії, - концентрація електронів (рівна концентрації іонів), - радіальна змінна в циліндричній системі координат; - градієнт концентрації. Знак мінус у рівнянні показує, що потік спрямований у бік убування концентрації. Фізичний зміст поняття В«дифузіяВ»: внаслідок хаотичного руху частки направлено переміщуються в область...
