Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
Ь-JL JL/_?!_\„ JL .
6 JcTe 3\NaQa(v)/ JcTe 3\Qa<v)/ p
Здесь AJ1 и Qa(ir)- концентрация и площадь сечения упругих столкновений электронов о атомами инертного газа соответственно. Учитывая, что вид f0<v)/Nq не меняется при переходе от одного бинарного разряда к другому и что при этом средняя энергия электронов меняетоя не очень оильно [29, 121, 122], можно прийти к выводу об одинаковых зависимостях от давления инертного газа инвариантных характеристик плазмы разрядов в смесях типа Hg+ инертный газ. Следствием этого является возможность представления be в виде, сходном с (!•74):
где коэффициенты ?eI и JJ62 о хорошей точностью можно очитать постоянными.
Теперь перейдем от зависимостей характеристик плазмы в бинарных омеоях к зависимостям в плазме разрядов в тройной
75
n,-fO
Лем"3
Е,эВ; Е,В/см
иччц
оиеои. Измерив, например, оредшою энергию электронов (е ) в зависимости от і и рі в разряде Hg-Ar, легко перейти к за-виоимооти от i9 ft и рг в тройной омеон путем замены PfPi + + CjD2, іще с определяется о помощью зависимости г от р2 ъ разряде Hg-Ne. Рио.ї.9 позволяет сравнить напряженности
электрического поля (E), концентрации (яе) и среднюю энергию (I ) электронов как функций процентного содержания в тройно! омеои Hg-Ne-Ar, измеренные авторами работы [29] (точки) и раоочитанные о помощью законов подобия (оплошные кривые) и данных работы [121]. Согласие вполне хорошее. Перейдя от
Pv Рг и 1 к <И'^2И Ъ мы получим полный выбор
зависимостей иооледуемой характеристики плазмы от внешних параметров. Таким образом, иооледование плазмы разрядов в сложных оме-оях ртути о двумя и более инертными газами можно про-о характеристиках плазмы в бинар-
40
Рио.1.9.
во
Чм§1
водить на оонове данных ных омеоях.
Глава 2
ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЫ
ИСТОЧНИКА СВЕТА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЕ
1. Исследование
Функции распределения электронов по энергиям зондовыми методами
В первой главе мы сделали попытку убедить читателя в том. что корректное описание овойотв плазмы газоразрядных источников света низкого давления требует, прежде всего, знания погонного вида функции распределения электронов по энергиям (ФРЭ), о помощью которого может быть построена модель положительного отолба разряда (гл.З). Подтвердить правильность, положенных в оонову модели физичеоких принципов, может только эксперимент, оонованный на использовании современных методов диагностики плазмы. Очевидно, что наиболее достоверные данные могут быть получены в результате комплексного подхода, к исследованию плазмы - одновременного экспериментального и теоретического изучения ее овойотв. Поэтому представляется целесообразным кратко рассмотреть современные экспериментальные методы исследования характеристик плазмы в условиях, близких к условиям работы источников овета низкого давления.
В основе большинотва современных методов изучения энергетического спектра электронов плазмы низкого давления лежит обработка информации, получаемой о помощью электрических зондов. Существенным недостатком простейшей модификации эондово-го метода, предложенной ИДенгмюром и основанной на анализе полулогарифмической вольтамперыой характеристики донда [99], являетоя тот факт, что она позволяет находить параметры плазмы лишь в олучае маковелловокого распределения электронов по энергиям, когда вольтамперная характеристика зонда, поотроен-
77
нал в полулогарифмическом масштабе, имеет прямолинейный участок. Однако и в этом случае невозможно получить однозначную информацию о "быстрых* электронах (способных возбуждать и ионизовать атомы) из-за маскирующего влияния ионного тока на зонд. Невозможность анализа быстрых электронов и довольно субъективные выводы о степени прямолинейности вольтамперных характеристик привели к ошибочным выводам о наличии маковелловско-го распределения электронов по энергиям в широком диапазоне изменения условий существования плазмы*
Новые возможности использования электричеоких зондов для диагностики плазмы появилиоь после работы М.Дрювеотейна, получившего простое выражение, связывающее функцию распределения оо второй производной зондового тока по потенциалу зонда относительно плазмы [89]. При этом процесс исследования реально оушеотвующей функции распределения электронов сводится к измерению второй производной зондового тока.Современное состояние радиотехники позволяет находить вторую производную о достаточной отепенью точнооти даже в сложных экспериментальных условиях колеблющейоя плазмы.
Рассмотрим идеи, положенные в основу современных 30нд0-вых методов, конкротные схемы измерительных уотройотв и возможные погрешности обоуждаемых методик.
Как было оказано, М.Дрювеотейн получил простое выражение, позволяющее проводить исследование ФРЭ произвольного ви-
где V - потенциал зонда относительно плазмы.
Существует целый ряд споообов нахождения второй производной электронного зондового тока [67, 80, 103, 116]. В основе наиболее распространенного в наотоящее время метода лежит идея модуляции зондового тока переменным напряжением о малой амплитудой UV) о последующим разложением зондового тока в ряд по отепеням AV и выделением члена ряда, связанного оо второй производной зондового тока. Идея этого метода впервые была реализована в работе [ITS]9 где иопользовалооь модулирующее напряжение вида: HVм a cos6)2. В этом случав зондовый
