Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
да:
78
ток можно представить как функцию постоянного и переменного напряжений: I3-I3 (V+AV). В случае малости величины AV эта функция может оыть разложена в ряд Тейлора по степеням AV:
I3(V+AV)= I3(V)+ V3(V)AV + i?( V)(AV)2+...« ¦^V> + J*s<v> + ^,^V)+.,>[eli(V) + 5!tJ(V)+.ei] ж X COSCoJ-[^(V) + + ...] $іп(2шї)+... . (2.1)
Из приведенного разложения видно, что вторая прои годная зовдового тока присутствует в постоянной ооотавляюшей этого ряда и во второй гармонике разложения.
Более перспективным оказалооь использование этого метода, связанное о извлечением второй производной из чаототного ряда разложения зондового тока. В работах [41, 67, 78, 103] была реализована эта идея. Различия предложенных методик,проанализированные в работе [100], оводилиоь в основном к использованию разных видов модулирующего переменного сигнала .В работе [41] это был стопроцентно модулированный оигнал вида 4V=a(l +cos O)1J)SmO)2?, В работе [78] сигнал имел вид AV« ¦<t{f +4[cosa>1Z-cos(a)t2>/3H-...]9(>^€o$u}22 - модуляции гармонического сигнала прямоугольными импульсами низкой частоты. Как отмечено в работе [100], каздый из этих методов имеет свои достоинства и недостатки и в принципе, не может быть выделен как лучший.
2.
Влияние колебаний потенциала плазмы на измерение
функции распределения электронов по энергиям
Измерение электрокинетических характеристик плазмы газоразрядных источников света низкого давления даже в условиях разряда постоянного тока встречается о определенными труд-ностями из-за наличия интенсивных колебаний потенциала плазмы разряда в смеои паров ртути о инертными газами. Остано-
79
вимоя на рассмотрении проблемы влияния колебаний на измерение ФРЭ по описанной методике.
В газоразрядной плазме могут иметь место колебания самого различного вида. Принципиальным является, завиоит ли ФРЭ при этом от времени или нет. Бели функция распределения электронов от времени не завиоит, то в условиях колебаний потенциала плазмы выражение для зондового тока можно записать в виде „
где - постоянный потенциал напряжения на зонде; V1(I) -вводимый в зондовую цепь переменный сигнал о малой амплитудой; V2(I) - колебания потенциала пространства плазмы.
Пусть Y[(u)eaco$(i)2 и V2(l)*bco$oJri. Раокладывая выражение (2.2) в опектр, получаем для гармоничеокой ооотавлянцей на чаототе 2 со:
Из этого выражения видно, что при заметной амплитуде колебаний в плазме слагаемыми, начиная оо второго в квадратных скобках, уже нельзя пренебрегать и, следовательно, нельзя получить информацию о ФРЭ. Этот вывод не завиоит от конкретной формы сигналов V1(I) и V2(J), Тем не менее можно получить правильные результаты и в таких условиях, если исключить влияние колебаний потенциала плазмы иокуоотвенной подстройкой потенциала зонда к потенциалу плазмы так, чтобы разность между обоими потенциалами не завиоела от V2(D.
В более общем случав, как потенциал проотранотва, так и функция распределения электронов по энергиям будут зависать от времени. Очевидно, что в этом случае выражение для зондового тока можно представить в виде
is<l, V(D) шconst-S j* [е - eV(D] de.
Боли при этом потенциал плазмы изменяется во времени по непериодическому закону,. то получить информацию о ФРЭ становится практически невозможно» В условиях периодических колебаний
80
потенциала плазмы имеетоя возможность измерить функцию распределения электронов в каждый момент времени по периоду колебания. Действительно, если потенциал плазмы V2(I) и функция распределения электронов по энергиям изменяются во времени значительно медленнее, чем время измерения второй производной зондового тока, то мы имеем дело о квазистационар-нш случаем, когда формула Дрювеотейна имеет следующий вид:
і V)I' -const. SfYf, eV0 + eVs(D).
Если измерения проводятся в определенной фазе колебаний потенциала плазмы, то удается изучить ФРЭ в любой момент времени по периоду колебаний тока, Указанный опоооб может быт і реализован для измерений в условиях динамичеокого разряда (им-пульсно-периодичеокий ток или разряд переменного тока).
Подводя итог оказанному и переходя к рассмотрению конкретных условий исследования разряда в смеси паров ртути о инертными газами, можно отметить следующее: в уоловиях разряда постоянного тока и наличия колебаний потенциала плазмы для намерения ФРЭ необходимо использовать схему измерений, в которой предусмотрено слежение за колебаниями потенциала плаз-ми. При исследовании динамичеокого разряда, необходимо проводить измерения характеристик плазмы 8а время, много меньшее периода колебаний тока.
З. І Описание
I конкретных охем измерения
Рассмотрим примеры конкретных зондовых схем измерения функции распределения электронов по энергиям в условиях, близких к условиям работы газоразрядных источников света низкого давления.
Измерение второй производной зондового тока. На рис. 2.1 изображена блок-схема уотановки для измерения второй производной зондового тока в условиях разряда постоянного тока при наличии колебаний плазмы и в условиях динамического разряда. На рис.2.1,а представлена блок-схема измерений в уоловиях ко-
