ронів в плазмі і потенціалу плазми щодо катода (або анода) в місці розташування зонда.
2.2 Рішення завдання
Ділянка зх, що містить інформацію про параметри плазми, розташований в області, де потенціали зонда і плазми приблизно рівні. У точці, відповідної рівності потенціалів, електрони і іони надходять на зонд в результаті хаотичного руху, підкоряється статистиці Максвелла - Больцмана, і струм зонда містить електронну і іонну складові. p> Електронна складова струму зонда. При негативному потенціалі зонда щодо плазми на зонд за рахунок хаотичного руху потрапляють лише ті електрони, енергія яких достатня для подолання гальмуючого поля. Потік таких електронів визначається інтеграцією функції розподілу часток по складової швидкості, перпендикулярної поверхні зонда, в межах від граничної величини до безкінечності:
, (2.1)
де - електронна складова струму; - площа зонда; - проекція швидкості хаотичного руху на вісь, перпендикулярну зонду; - концентрація електронів зі швидкістю в інтервалі від до; - швидкість, починаючи з якої електрони можуть подолати гальмуюче поле. Величина визначається рівнянням:
, (2.2)
де - маса електрона, - модуль різниці потенціалів між зондом і плазмою. У рівнянні (2.1) твір - складова потоку електронів зі швидкістю; її множення на заряд електрона дає складову густини струму, а множення на площу - складову струму. У рівнянні (2.2) права частина - це енергія, що витрачається електроном на подолання гальмуючого поля. p> Функція розподілу електронів за складовою швидкості з статистики Максвелла-Больцмана:
, (2.3)
де середня швидкість хаотичного руху [см. (1.6)]. Об'єднавши (2.1) - (2.3), після інтегрування одержимо:
при, (2.4)
де - електронний струм зонда при = 0:
. (2.5)
Формули (2.4) та (2.5) визначають електронну складову при негативному потенціалі зонда щодо плазми. У разі позитивного потенціалу можна припускати, що електрони притягуються до зонду і їх потік на зонд із зростанням потенціалу збільшується. Однак реально зондовий струм не зростає. Ефект пояснюється тим, що потенціал зонда відштовхує іони і у поверхні зонда створюється тонкий шар рухомих до зонду електронів (без іонів). Їх просторовий заряд компенсує за межами шару електричне поле позитивно зарядженого зонда. У результаті електрони з плазми потрапляють на поверхню шару тільки за рахунок хаотичного руху, як вони потрапляли на зонд при = 0. Поверхні шару і плоского зонда приблизно рівні, так що із зростанням потенціалу зонда струм не змінюється:
прі. (2.6)
Іонна складова струму визначається тими ж процесами, що і електронна. Тому формули (2.4) - (2.6) можна з урахуванням позитивного заряду іонів використовувати для розрахунку іонного струму:
при, (2.7)
; (2.8)
при, (2.9)
де - іонна складова стру...
