Описание установки

Источником газоразрядной плазмы является разряд в тиратроне с подогревным катодом типа Т3-0,1/1,3.

В качестве зонда используется сетка тиратрона. Регулировка потенциала, подаваемого на сетку (зонд), осуществляется резистором R .

Порядок выполнения работы

1. Подключить источник напряжения к цепи анодного питания тиратрона. Выставить напряжение источника равным 50 В.

2. Подключить источник напряжения к цепи зонда. Выставить напряжение источника равным 20 В.

3. Включить миллиамперметр в цепь зонда.

Изменяя напряжение, подаваемое на зонд от -8 до -17 В, снять вольтамперную характеристику зонда, причем на участке КС характеристики должно быть не менее 10 точек.

Обработки результатов

1. Построить вольтамперную характеристику зонда. Определить значение потенциала плазмы.

2. Построить вольтамперную характеристику зонда в полулогарифмическом масштабе.

3. По углу наклона прямой на участке КС определить электронную температуру .

4. Вычислить скорость электронов по выражению (4) и концентрацию электронов , используя формулу (5).Площадь поверхности зонда принять равной .

5. Определить степень ионизации плазмы , считая, что давление в тиратроне Р = 0,5 мм рт.ст. и температура газа в тиратроне .

6. Рассчитать электронную плазменную частоту для данной плазмы и радиус Дебая.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Объяснить, почему в газоразрядной плазме температура электронов намного выше температуры ионов?

2. Что такое электронная плазменная частота? Чем она определяется и как рассчитывается?

3. Как в лабораторной работе определить потенциал плазмы в месте расположения зонда?

4. Что такое самостоятельный разряд? Как он поддерживается в газоразрядных приборах?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Козлов 0.В. Электрический зонд в плазме. М,: Атомиздат. 1969.

2. Гапонов В.И. Электроника. Ч.1.М.: Физматгиз. 1960.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 3

ТИРАТРОННЫИ ГЕНЕРАТОР РЕЛАКСАЦИОННЫХ КОЛЕБАНИЙ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение характеристик тиратрона тлеющего разряда и условий возникновения релаксационных колебаний в тиратронном генераторе.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ 0 ИОННЫХ ПРИБОРАХ

Все ионные приборы можно разделить на две большие группы: приборы с горячим и холодным катодом. К приборам с горячим катодом относятся газотроны и тиратроны с подогревным катодом. К ионным приборам с холодным катодом относятся: неоновые лампочки, газовые стабилитроны, лампы цифровой индикации, декатроны и тиратроны с холодным катодом. Счетчики ядерных излучений типа СИ также относятся к газоразрядным приборам с холодным катодом. Все приборы с холодным катодом - приборы тлеющего разряда.

Основными характеристиками этих приборов являются: напряжение зажигания , рабочее напряжение горения , максимальный ток, время деионизации .

Если между анодом и катодом подать напряжение и увеличивать его, то, как только напряжение на приборе повысится настолько, что энергия свободных электронов, которую они успевают получить в электрическом поле до соударения, станет больше энергии ионизации данного газа, происходит зажигание тлеющего разряда. После этого падение напряжения на приборе становится . Напряжение горения всегда меньше напряжения зажигания , так как после начала разряда в приборе образуется большое количество пар ионов, способствующих поддержанию тлеющего разряда.

Газоразрядные стабилитроны используют ту часть вольтамперной характеристики, где ток через стабилитрон почти не зависит от анодного напряжения (область нормального катодного падения).

Стабилитроны используются в источниках питания для создания

опорного напряжения в электронных стабилизаторах, при построении релаксационных генераторов, а также при создании генераторов шумового напряжения, т.к. стабилитроны развивают шумовое напряжение порядка 3-5 мВ.

Неоновые лампы служат для индикации постоянных и переменных напряжений. Основное их достоинство - малая потребляемая мощность.

Лампы цифровой индикации в одном баллоне наряду с анодом со­держат десять катодов, выполненных в форме арабских цифр. При подаче напряжения зажигания на один из катодов между ними и катодом устанавливается тлеющий разряд, форма которого повторяет форму катода, т.е. соответствующую цифру.

В трехэлектродных лампах с холодным катодом (тиратронах) между анодом и катодом помещается пусковой электрод, называемый сеткой. Все электроды помещены в миниатюрный стеклянный баллон, заполненный инертным газом при давлении порядка .

Расстояние между электродами и давление подбирается таким образом, что разряд между сеткой и катодом возникает при более низком напряжении, чем между анодом и катодом, а затем переходит на анод. При этом разряд в промежутке сетка-катод характеризуется током порядка единиц и десятков микроампер, а ток главного разряда между анодом и катодом может быть в тысячу раз больше.

Изменяя ток (напряжение ) на сетке, можно управлять анодным напряжением зажигания U тиратрона. Зависимости и называются пусковыми характеристиками. Характерной особенностью тиратронов любого типа является то, что после зажигания основного разряда сетка теряет свои управляющие свойства, т.е. изменение потенциала на сетке не влияет на анодный ток. Это объясняется тем, что поле сетки экранируется заряженными частицами плазмы на расстоянии дебаевской длины. Поэтому, чтобы прекратить разряд в тиратроне, надо выключить анодное напряжение. После выключения анодного напряжения происходит деионизация плазмы в разрядном промежутке за время 10 - 100 мкс, и управляющее действие сетки восстанавливается.