Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
Погрешность измерения напряженности поля обуславливается точноотью использованных сопротивлений и нелинейности дифференциальных усилителей осциллографа и может быть оведе-нак б f 10%.
Рио.2.3.
4.
Погрешности
зондового метода измерения
функции распределения электронов по энергиям
Достаточно подробно вопрос о возможных погрешностях метода модуляции зондового тока изложен в работе [43]. Остановимся лишь на возможных причинах возникновения этих погрешностей.
88
Систематические погрешности, возникающие при определении ФРЭ с помощью зондов, условно можно разделить на две группы: 1) погрешности, возникающие в измерительной уотановке вследствие конечной ширины полооы пропускания регистрирующей схемы, иелинейнооти усилителей, конечнооти сопротивления зонд -плазма и сопротивления зондовой цепи, ошибок абсолютной калибровки сигнала; эти погрешности не свойственны самому методу измерений; 2) ошибки, присущие методу и определяющиеся оте-оенью отклонения реальных условий от идеализированных, в предположении которых поотроена теория метода; к этим ошибкам следует отнести погрешности, возникающие воледотвие отока электронов на зонд, наличия колебаний в плазме, конечнооти величш. амплитуды дифференцирующего сигнала, влияния второй производной ионного тока на зонд.
Погрешности измерений, связанные о первой группой ошибок, могут быть в реальных условиях эксперимента оведены примерно к Ь%. Погрешности абсолютной калибровки ФРЭ определяются точностью калибровочных сопротивлений и ошибкой в определении амплитуды калибровочного напряжения. Ошибки, о вязанные с уменьшением соотношения между сопротивлением зонд - плазма и сопротивлением зондовой цепи обусловлены тем, что по мере приближения к потенциалу проотранотва плазмы сопротивление зондового слоя уменьшается, приводя к уменьшению напряжения, прикладываемого к призондовому слою. Уменьшение сопротивления этого слоя приводит также к уменьшению величины дифференцирующего сигнала, прикладываемого к промежутку зонд - плазма. Это, в свою очередь, уменьшает величину полезного оигнала, что привода к искажению второй производной зондового тока в облаоти потенциала проотранотва зонда. Величину ошибок этого вида можно уменьшить путем увеличения сопротивления зонд - плазма (уменьшением размера зонда) и уменьшением сопротивления зондовой цепи.
Среди ошибок, свойственных самому методу,раоомотрим прежде всего влияние отока электронов на зонд [39] .искажающее действие этого эффекта соотоит в том, что в результате "обеднеют электронами плазмы вблизи зонда функция распределения електролов по энергиям может отличаться от функции раопределе-
89
ния в невозмущенной плазме. Эффект стока электронов на зонд отановитоя существенным при росте давления газа, радиуса зонда и уменьшении энергии электронов. В работах [39, 117] проанализировано влияние стока электронов на результаты измерений функции распределения электронов для сфериче-окого и цилиндрического зондов. Как следует из указанных работ, плотность тока на циливдричеоком зонде о учетом "обеднения" плазмы в окрестнооти зонда описывается как
' - €п? FU)U-eV)dz
Вторая производная зондового тока в этом случае пропорциональна
-^?- ~FuV)\ 1 ~ Г FU)dt 1
dV* '[ FUV)J0V г*'2[і+$(і-еУ/є)]\'
Здесь S - параметр стока:
r3,1 - радиуо и дшша зонда; Я - длина свободного пробега электронов; гся - толщина призондового слоя порядка дебаев-окого радиуса.
В работе [39] показано, что вследствие стока электронов на зонд происходит уменьшение их концентрации вблизи зонда:
4*i« LS.
л« 3
В результате происходит уменьшение зондового тока при потенциалах, близких к потенциалу пространства. Величину этого уменьшения можно оценить из следующего соотношения [43]:
J^-Z 1 + 45*. *реал 3
Область потенциалов, в которой оказывается искаженной вторая производная зондового тока, в случае максвелловокого распределения можно найти по формуле [43 ]
90
AV1* iSln-i^- .
Дня условий, близких к условиям работы люминеоцентной лампы: (4/3)J* 0,14; AV1* 0.26 В.
Кратко обоудим влияние второй производной ионного тока на результаты измерения. Соглаоно формуле Дрювеотейна функция распределения электронов связана оо второй производной электронного тока на зонд. В процеоое же эксперимента измеряется вторая производная полного тока, и в предположении, что ig(V)> i|"(V)t ее можно попользовать для расчета ФРЭ. Но необходимо помнить, что в облаоти быотрых электронов вторая производная ионного тока может отать сравнимой по величине с производной электронного тока, последнее приведет к ошибкам в анализе энергетического распределения электронов в области больших энергий.
В работе [26] были получены критерии, позволяющие выбрать условия, при которых пренебрежение второй производной ионного тока оотаетоя справедливим. Общий вывод анализа,проведенного в этой работе, показывает, что в условиях, близких к том, при которых работают газоразрядные лампы, роль второй производной ионного тока пренебрежимо мала вплоть до значений потенциала зонда относительно плазмы 5 + 6 JcT0/е.
