Теория искры - Лозанский Э.Д.
Скачать (прямая ссылка):
ИЗ
Таблица 3.7 Коэффициент ионизации Таунсенда а в чистом гелии и смеси гелия с аргоном
Е/р,
в/ (CM- MM рт.ст.)
а/p, (см-мм рт. ст.)
-1
Не[ 10]
He + Аг[54]
Е/р,
в/(CM-MM
рт. ст.)
а/p, (см-мм рт. ст.)
-1
He [10]
He +Ar [54]
3
5
7
10
0,00080
0,00597
0,0161
0,513
0,487
0,665
0,805
0,991
15
20
50
100
0,213
0,289
0,630
1,31
1,26
1.42 2,40
3.43
как уже говорилось, время, за которое резонансное излучение уходит на стенки в результате диффузии для промежутка ~1 см при атмосферном давлении, в среднем на два порядка больше времени переходов с резонансно-возбужденных уровней гелия на метастабиль-ные. Поэтому можно считать, что гибель возбужденных частиц опре-, деляется в основном диффузией метастабильных атомов He.
Условие того, что реакция (3.20) успеет произойти прежде чем метастабильный атом уйдет на стенки, можно записать так:
(N Ar V(Jn)-1Kr2ID,
(3.24)
где Nat — концентрация аргона; v — средняя скорость атомов; ол — сечение реакции (3.14); г — характерный размер ионизационного промежутка; D — коэффициент диффузии метастабильных атомов He.
Приведем численные значения параметров, входящих в соотношение (3.24). При T = 300° К и атмосферном давлении v ~ IO5 см/сек HD = 0,62 см2/сек [40], оп ~ 7 • IO"16 см2 [45]. Значение г возьмем для оценки ~1 см. Подставляя эти значения, получаем
Nat ^ IO-11 см“3. (3.25)
Если взять концентрацию аргона, удовлетворяющую неравенству
(3.25), но остающуюся много меньше концентрации гелия, то столкновениями электронов с атомами аргона можно пренебречь и функция распределения будет иметь такой же вид, как и в формулах (2.29), (2.30), (2.38) и (2.39).
Для получения первого коэффициента ионизации Таунсенда можно воспользоваться формулой (3.8), однако здесь суммирование в Ian следует проводить начиная с первого уровня возбуждения,
п
так как в этом случае достаточно возбудить атом He на любой уровень, чтобы получить дополнительный электрон. В работе [54] был проведен такой расчет и получен следующий результат:
7Р1/3
а = -
0,7»р/2 + ! р— 1Z3
(3.26)
114
Таблица 3.8
Первый коэффициент ионизации Таунсенда в смесях He-j-a% H2 и Ne+a% H2 a/p, (см-мм рт. ст.)-1
Ч Vi Vi • c^X а = 0 а= 0,01 а = 0,1 а-- = 1 а — 10 а = 100
He Ne He Ne He Ne He Ne He Ne He Ne
1 0,0095 0,0106 0,00040 _ _ _
2 — 0,00025 — 0,0156 — 0,0260 — 0,0080 — — — —
3 0,00027 0,00050 0,00194 0,0180 0,00242 0,0285 0,00150 0,0140 — — — —
5 0,0019 0,00150 0,0176 0,0177 0,0198 0,0283 0,0117 0,0200 0,000237 0,00138 — —
7 0,0250 0,00280 0,0211 0,0170 0,0244 0,0280 0,0179 0,0230 0,00107 0,00289 — —
10 0,00513 0,00460 0,0225 0,0168 0,0285 0,0283 0,0239 0,0248 0,00367 0,00640 ' — —
15 0,00753 0,00750 0,0226 0,0162 0,0302 0,0254 0,0285 0,0263 0,00871 0,00939 — —
20 0,00943 0,0097 0,0190 0,0160 0,0290 0,0245 0,0287 0,0269 0,0137 0,0120 0,000205 0,00021
30 0,0114 0,0120 0,0154 0,0149 0,0270 0,0238 0,0273 0,0270 0,0181 0,0172 0,00179 0,0017
50 0,0126 0,0138 0,0145 0,0157 0,0212 0,0202 0,0245 0,0231 0,0203 0,0202 0,0062 0,0062
70 0,0131 0,0149 0,0148 0,0165 0,0185 0,0194 0,0200 0,0229 0,0186 0,0208 0,0095 0,0095
100 0,0131 0,0154 0,0149 0,0162 0,0155 0,0161 0,0207 0,0219 0,0175 0,0197 0,0129 0,0129
Здесь сохранены обозначения разд. 2.2.
Отметим, что формула (3.26) учитывает образование молекулярных ионов He Ar+, а также фотоионизацию аргона резонансным излучением гелия. Интересно сравнить значения а в чистом гелии (см. табл. 3.7) и в гелии с примесью, а — % аргона (3.26). Влияние примеси очень сильно, несмотря на ее малое содержание (a 1).
На рис. 3.2 представлены результаты экспериментальных данных по измерению а в смеси Ne и Ar. В табл. 3.8 приведены экспериментальные данные по измерению коэффициента ионизации Таунсенда в смеси He + H2 и Ne + H2, взятые из работы Чейнина и Рорка [57].
3.4. Процессы на катоде.
Второй коэффициент ионизации Таунсенда
Вторичные электроны, обеспечивающие самостоятельность газового разряда при' пониженном давлении, обычно образуются на катоде в результате взаимодействия ионов с поверхностью катода либо вырывания электронов из катода излучением газа. Лишь в поздних стадиях пробоя, когда плотность тока достигает достаточно большого значения, вторичные электроны образуются в основном в результате термоэмиссии, т. е. катод разогревается бомбардирующими его ионами до таких температур, что термоэмиссионный ток обеспечивает поддержание разряда.
Вторичная ионно-электронная эмиссия. Ионно-электронная эмиссия делится на две части. Первая часть, потенциальное вырывание электронов, не зависит от кинетической энергии ионов. Вторая часть — кинетическое вырывание электронов — начинает заметно проявлять себя лишь тогда, когда кинетическая энергия ионов достигает сотен электронвольт. Интенсивность кинетической части ионно-электронной эмиссии в области килоэлектронвольтных энергий пропорциональна скорости ионов и обратно пропорциональна косинусу угла падения. Когда скорость ионов достигает скорости порядка скорости атомных электронов, т. е. в2//г = 2,19 • IO8 см!сек, интенсивность ионно-электронной эмиссии достигает максимума, обычно нескольких электронов на ион, и далее падает по мере увеличения кинетической энергии в пределе обратно пропорциональном ей. Максимум, однако, очень широкий.
