Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
Как мы уже выяснили, при W^w1 релаксация характери-тик плазмы определяется в большей отепени релаксацией ков-центрации метаотабильных атомов ртути, т.е. временем тт,ч« релакоацией плотнооти электронов, т.е. временем Ia
рио.4.4 были приведены результаты измерения электрокинетике-опое характеристик плазмы в импульое тока импульоно-периода-
I-1_I_L. I_і_і_і
О 50 100 1SO О SO 100 т
t.MKC tMKC
Рио.4.6. Рио.4.7.
160
декого разряда в омеои Hg-Лг. Для условий зкоперимевта параметр при этом релакоация параметров плазмы формально являетоя колебательной о характерным временем экопоненци-аяьного затухания т~2тт/(1+и/)и периодом колебаний Т~%хт. Время тт» 60 4- 70 мко• Как видно из рисунка, релакоация напряженности электричеокого поля, концентрации и оредней энергии электронов в импульсе тока действительно ваканчиваетоя через время M~tm пооле начала импульоа.
Рио.4.8.
Тот факт, что релаксация электрокинетжчеокнх характеристик плазмы в диапазоне W)W1 обусловлена в основном релаксацией концентрации метаотабильных атомов ртути, наглядно шюстрируетоя рио.4.6 и 4.7. На них предотавдены результати измерения концентрации метастабильных атомов в -импульое тока при двух значениях давления инертного газа (аргона) и постоянном токе при частоте повторения импульсов ч> » 5 кГц, Ти= 150 мко, і « 0,1 А (рио.4.6) ж двух значениях тока и постоянном давлении аргона (1 тор) (рио.4.7). Изменение дав-
161
ления аргона веоьма олаоо влияет на изменение в импульсе концентрации метаотабильных атомов, увеличение же разрядного тока (при этом хт уменьшается) приводит к заметному ускорению релаксации величины N1n /(Nm0 Z9(p0).
Наблюдаемые изменения характеристик плазмы в импульсе тока хорошо объясняются теоретической моделью [44], частный случай которой (л€*const) был описан в предыдущем разделе.
На рис .4.8 предотавяенн
/0(е),отн.ед.
расчетные (оплошные кривые) и измеренные авторами работы [45] зависшь оти E(I)IE09 Kl)Il0, п€<1)1пе0 и Nm(l)/N0mi импульсе тока при следующих условиях: P т 1,4 см, рЛгш і тор, I0 » 0,2 A1 Г «= 200 мкс. Ги»150 мкс,
4,3•1O13 см^.Наблю-
даетоя хорошее согласие результатов. Максимум на-пряженнооти электрического поля оовпадает по времени о минимумом концентрации электронов, максимум концентрации метаотабильных атомов слегка запаздывает.
Изменения функции распределения электронов по энергиям на оои разря-Рио.4.9. да в импульсе тока при
тех же условиях, что и для рис 4.8 достаточно очевидны: там, где E(I) > E0, функция распределения оодержит относительно большее число быстрых электронов, чем функция распределения в разделе постоянного тока (кривая / на рис.4.9,а; кривая 2-через 25 мкс после начала импульса, кривая з - через 60 мкс при длительности импульса 100 мко; S - более подробноо
изображение). 162
е,эВ
Исследование радиальных зависимостей функции распределения электронов по энергиям дало нетривиальные на первый взгляд результаты. В положительном столбе разряда постоянного тока относительное чиоло быстрых электронов уменьшает-
f Q б 6
А
Рис.4.10.
ся по радиусу разрядной трубки. Этот опад объясняется пони-іением чаототы межэлектронных взаимодейотвий, происходящим к-за уменьшения концентрации электронов. Аналиэ результатов измерений функции распределения электронов по энергиям по радиусу разрядной трубки, приведенных на рис.4.10 (а -в разряде постоянного тока. І - через 35 мко после начала
163
импульса (при максимальной напряженности электричеокого поля), в - через 55 мко после начала импульса {E^ E0); крив» f - на оси разряда, кривые 2 - на расстоянии 5 мм от осі, кривые J-на расстоянии 10 мм от оои; Д « 1,4 см, pAj% s а 3,3 тор, іи « ОД А, Ги «150 мко, Г в 200 мкс), показн-вает, что эта функция в импульоно-периодичеоком разряде имеет относительно большее, чем в разряде постоянного тока, число электронов во всем объеме шгазмы. Именно это обстоять отво и лежит в основе объяснения более эффективной генерали излучения плазмой динамического разряда.
Увеличение числа быотрых электронов в положительном столбе в импульое тока может быть объяснено роотом влияния электричеокого поля на формирование функции распределения электронов по энергиям. Действительно, в предельном случае, когда межэлектронные взаимодейотвия отремятоя к нулю, функция распределения не завиоит от концентрации электронов і должна быть Одинаковой во воем объеме плазмы вследствие постоянства* напряженности продольного электричеокого ПОЛЯ по оечению разряда. В плазме люминесцентной лампы межэлектрон-ное взаимодейотвие существенно оказывается на формировании данной функции, поэтому, как мы видели, наблюдается относительное уменьшение чиола быстрых электронов по мере приближения к стенкам трубки. При рооте напряженности поля мы приближаемся к рассмотренному предельному олучаю и, следователь» но, ослабляем завиоимооть функции от радиуоа трубки. Приведенное объяснение подтверждается данными раочета функции распределения, проведенного для условий эксперимента в разных точках по площади оечения положительного отолба разряда [43}
