WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Из таблицы следует, что полученное пороговое знаO- + M e + O2 + M, (7) чение E/p, например, при p = 760 Torr и комнатной T что приводит к дополнительному увеличению Ne. Гибель же наиболее устойчивого из отрицательных ионов кислорода иона O- в реакциях O- + O 2O2 + e и 3 N, Ti, E/N; 10-17 V · cm2 E/ p; V/(cm · Torr) O- + O O- + O2 при типичных значениях концентра1/cm3 eV при T = 293 K при T = 293 K 3 ций атомов кислорода N0 в начале процесса ионизации 2.7 · 1019 0.5 100 33.является процесом медленным. Константы скоростей 2.7 · 1018 0.29 70 23.этих реакций 3 · 1010 cm3/s и 10-10 cm3/s соответствен2.7 · 1017 0.17 50 17.но [20].

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 42 А.Ф. Александров, В.Л. Бычков, Л.П. Грачев, И.И. Есаков, А.Ю. Ломтева близко к известному Ecr/p = 34 V/(cm · Torr), характери- При условии kch1NO i, a, det, которое означает, зующему пробой воздуха в постоянном поле. Из нее так- что перезарядка иона O- с образованием иона Oже следует, что со снижением p рассчитанные порого- является самым быстрым процессом и происходит праквые E/p уменьшаются. Такой характер зависимости от p тически мгновенно, уравнение (17) сводится к уравнеотношения Ecr/p прослеживается и в экспериментах по нию второй степени относительно. Последнее имеет СВЧ пробою воздуха. Таким образом, условие (11), решение eff показывающее необходимость привлечения процессов Ne = Ne0 e t, (18) отлипания для описания ионизации в воздухе, можно где было бы отождествить с критерием пробоя воздуха в пространственно однородном и непрерывном электриче(i - a - det)2 + 4idet +(i - a - det) eff =.

ском поле.

(19) Рассмотрим асимптотики формул (18) и (19):

Баланс электронов в плазме при t 0 концентрация Рассмотрим физическую ситуацию, когда ионизаNe = Ne0(1 + efft), (20) ция воздуха присходит в условиях достаточно низких E/N, и выполняется условие противоположное (11).

при i a для eff получается очевидное соотношение Но в то же время эффективность процессов трехeff i; а при i a тельного прилипания e + O2 + O2 O- + O2 значиdet тельно ниже диссоциативного, что имеет место при eff i. (21) a E/p > (4-5) V/(cm·Torr) (при давлении воздуха в диапазоне 15 < p < 900 Torr) [21,23]. Это условие ограниКонечно же, соотношение (21) имеет место только при чивает наше рассмотрение снизу по E/p.

выполнении критерия (11). Таким образом, эффективВ этом случае наработка электронов происходит за ный процесс ионизации жестко связан с процессом счет прямой ионизации, а гибель — за счет диссоциативотлипания электронов.

ного прилипания, т. е. уравнение электронного баланса Интересно, что при i = a, т. е. п общепринятом пишется в виде ри значении порога ионизации eff idet, т. е. значеNe ние eff отлично от нуля.

=(i - a)Ne. (12) t При E/p =(7-35) V/(cm·Torr), когда a >i, оно имеет Заключение решение a Ne = Ne0 e-( -i)t, (13) Таким образом, показано, что небольшая разница измеряемого значения критического электрического поля где Ne0 — начальное значение электронной концентрапробоя Ecr, обеспечивающего в процессе ионизации ции. Очевидно, что (13) показывает резкое уменьшение компенсацию локальных потерь электронов в воздухе электронной концентрации при нарушении условия (11).

в неограниченном, однородном и непрерывном поле, Рассмотрим теперь физическую ситуацию, когда разс расчетным значением Ecr, полученным с учетом раряд в воздухе находится в условиях, близких к провенства темпов рождения электронов в ходе прямой бойным. В этом случае запишем систему балансных ионизации молекул воздуха i и процесса их диссоциуравнений для Ne, ионов O- и O-, обозначив их ативного прилипания при взаимодействии с молекулами концентрации как NO- и NO-, соответственно.

кислорода с образованием его отрицательных ионов a, дает существенную разницу в значении измеряемой Ne =(i - a)Ne + detNO-, (14) эффективной частоты ионизации eff. Это несоответствие t разрешается дополнительным учетом в ионизационном NOбалансе электронов их отлипания от отрицательных = aNe - kch1NO NO-, (15) t молекул кислорода, получивших заряд в результате NOпроцесса перезарядки. С учетом процесса отлипания = kch1NO NO- - detNO-, (16) 2 получена формула для eff в области значений полей, t близких к Ecr. На основе количественных оценок делаетгде det — частота отлипания в реакции (7).

ся предположение о физической интерпретации поля Ecr, Система уравнений (14)–(16) сводится к следующему как поля, при котором включается процесс перезарядки уравнению для определения при ее решении вида и отлипания, что приводит к резкому увеличению числа x = exp(t):

электронов в области ионизации. Такая интерпретация понятия Ecr приводит к выводу о зависимости величины 3 +(a + det + kch1NO - i)2 + detkch1NO 2 Ecr/p от давления воздуха p, что допускает ее экспери+(a - i)(det + kch1NO ) - adetkch1NO = 0. (17) ментальную проверку.

2 Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. Ионизация воздуха в околокритическом электрическом поле Список литературы [1] Грачев Л.П., Есаков И.И., Мишин Г.И. и др. // ЖТФ. 1994.

Т. 64. Вып. 1. С. 74–68.

[2] Вихарев А.Л., Гильденбург В.Г., Ким А.В. и др. // Сб. науч.

тр. ИПФ АН СССР „Высокочастотный разряд в волновых полях“. Горький, 1988. С. 41–135.

[3] Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Искровой рязряд. М.: МФТИ, 1997. 320 с.

[4] Herlin M.A., Brown S.B. // Phys. Rev. 1948. Vol. 74. N 11.

P. 1650.

[5] Geballe R., Harrison M.A. // Phys. Rev. 1953. Vol. 91. N 1.

[6] Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. М.: Госатомиздат, 1961. 323 с.

[7] Sharfman W., Morita T. // Appl. Phys. 1964. Vol. 33. P. 2016.

[8] Лупан Ю.А. // ЖТФ. 1976. Т. 46. Вып. 11. С. 2321–2326.

[9] Арманд Н.А., Перетрухин В.Д., Рогашков С.А., Яременко Ю.Г. // Сб. МРТИ АН СССР „Радиофизика“. М.: 1991.

С. 122–134.

[10] Мак-Доналд А. Сверхвысокочастотный пробой в газах. М.:

Мир, 1969. 211 с.

[11] Дятко Н.А., Кочетов И.В., Напартович А.П. // Сб. науч.

тр. ИПФ АН СССР „Высокочастотный разряд в волновых полях“. Горький, 1988. С. 9–40.

[12] Mayham I.T., Fante R.L. // J. Appl. Phys. 1971. Vol. 42. N 13.

P. 5362.

[13] Гуревич А.В. // УФН. 1980. Т. 132. Вып. 4. С. 685–690.

[14] Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. М.: Наука, 1980. С. 124.

[15] Енохович А.С. Справочник по физике. М.: Просвещение, 1978. С. 205.

[16] Справочник „Физические величины“ / Под редакцией И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. С. 547.

[17] Ретер Г. Электронные лавины и пробой в газах. М.: Мир, 1968. С. 170.

[18] Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987.

592 с.

[19] Дьяков А.Ф., Бобров Ю.К., Сорокин Ф.В., Юргеленас Ю.В.

Физические основы электрического пробоя газов. М.: Издво МЭИ, 1999. 400 с.

[20] Коссый И.А., Костинский А.Ю., Матвеев А.А., Силаков В.П. // Тр. ИОФАН. Т. 47. М.: Наука, 1994. С. 37–57.

[21] Месси Г. Отрицательные ионы. М.: Мир, 1974. 754 с.

[22] Мнацаканян А.Х., Найдис Г.В. // Сб. „Химия плазмы“ / Под ред. проф. Б.М. Смирнова. М.: Энергоиздат, 1987.

№ 14. С. 227–255.

[23] Александров Н.Л. // Сборник „Химия плазмы“ / Под ред.

проф. Б.М. Смирнова. М.: Энергоиздат, 1981. № 8. С. 90– 122.

[24] Masek K., Ruzichka T., Laska L. // Chech. J. Phys. 1977.

B 27. P. 888–898.

[25] Александров Н.Л., Высикайло Ф.И., Исламов Р.Ш., Кочетов И.В. и др. // ТВТ. 1981. Т. 19. № 1. С. 22–27.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.