Cd - ємність діелектричних пластин.
Це наближення аналогічно так званої електротехнічної моделі7. У цій моделі зміна електричного поля, струму і щільності електронів в розряді описується системою нелінійних звичайних диференціальних рівнянь, які легко інтегруються чисельно, і в результаті виходять осцилограми електричного поля в плазмі, струму і щільності електронів, показані на малюнку 2.3.
В
Малюнок 2.3 - осціллограмма електричного поля в плазмі [1]
Для подальшого розуміння корисно вивести основні співвідношення і зробити оцінки на основі простої фізичної розгляду. Вважаємо величину напруги U0 досить великий, щоб в розрядному проміжку почався процес лавинної іонізації.
Коли щільність електронів досягає помітною величини, в плазмі починає текти електричний струм, що приводить до поділу позитивних і негативних зарядів у розрядному проміжку, укладеному між діелектричними пластинами, що, у свою чергу, веде до екранування електричного поля в плазмі. Коли електричне поле в плазмі через процесу поляризації падає нижче певної величини, іонізація практично припиняється. Характерне час поляризації плазми в електротехнічної моделі можна записати як RgCd/2 де Rg - електричне опір плазми, а Cd - електрична ємність пластин діелектрика. Умови припинення іонізації можуть бути, отже, визначені як [1],
TidRgC. (1.1)
Досягнута при цьому щільність електронів пропорційна провідності плазми [1]:
Nbf/RgfC/T1. (1.2)
На практиці умова малості тривалості фронту наростання напруги стосовно характерному часу іонізації, визначається величиною максимального значення прикладеної напруги U0P, зазвичай не виконується, оскільки U0P, як правило, більше, ніж потрібно. Реальне електричне поле в плазмі через ефект поляризації починає знижуватися до того, як прикладена до електродів напруга досягне максимального значення. Максимальна величина, до якої піднімається електричне поле в плазмі, залежить від швидкості наростання напруги. Таким чином, і величина Ti, і тривалість імпульсу струму, і амплітуда імпульсу струму визначаються швидкістю наростання напруги. Для більш ефективної іонізації слід використовувати імпульси напруги з крутішим фронтом наростання. При цьому генератор повинен забезпечувати досить високу імпульсну потужність і видавати імпульс струму відповідної амплітуди. Обмеження, пов'язані з характеристиками вихідний ланцюга імпульсного генератора, призводять до зменшення досяжною щільності вільних електронів в розряді.
2.3 Розрахунок ККД тліючого розряду
В
Малюнок 2.4. Розрахунок ККД
несамостійність розряди можна підтримувати при оптимальних для накачування робочого середовища і тому вони володіють максимальними значеннями бј = 0,9 [3]. Оскільки вільні електрони в плазмі мають обмежений час життя, для підтримки квазистационарной концентрації електронів потрібна певна частота повторення імпульсів. Основними процесами, що приводять до загибелі вільних електронів в умовах безперервного CO2-лазера, є електрон-іонна рекомбінація і прилипання (освіта негативних іонів). Часи життя, визначаються цими процесами, лежать в межах від 10 до 100 мкс, звідки необхідні частоти повторення імпульсів - від 10 до 100 кГц.
Висновок
У даному курсовому проекті представлені результати дослідження тліючого розряду в СО 2 -лазері.
У хід виконання проекту були розглянуті основні характеристики СО 2 лазера, його принцип роботи, властивості тліючого розряду, методи організації несамостійного розряду.
З допомогою програми MATCAD був розрахований ККД тліючого розряду в СО 2 лазері.
Список використаних літературних джерел
1. Hill, A.E. Continuous uniform excitation of medium pressure CO2 laser plasmas by means of controlled avalanche ionization, Applied Physics Letters 22, 1973 -673 p.
2. Н.А. Генералів, В.П. Зимак, В.Д. Косинкін, Ю.П. Райзер, Д.І. Ройтенбург. Стаціонарний несамостійний розряд з іонізацією безелектродних імпульсами в лазері на замкнутому циклі. I. Конструкція і експеримент. - Фізика плазми, 1977, т. 3. - 633 c. p> 3. Н.А. Генералів, В.П. Зимак, В.Д. Косинкін, Ю.П. Райзер, Н.Г. Соловйов. Бистропроточний технологічний СО2-лазер комбінованої дії - Квантова електроніка, 1982, т. 9, -1557 c.
4. Веліхов Є.П., Письмовий В.Д., Рахімов А.Т. Несамостійний газовий розряд, збудливий безперервні СО2-лазери. - Успіхи фізичних наук, 1977, тому 122, вип. 3, - 447 c. br/>
