- •Плазмова електроніка – це розділ електроніки, в якому вивчають процеси колективної взаємодії потоків
- •Плазмова електроніка
- •При достатньо сильному нагріванні будь-яка речовина випаровується, перетворюючись у газ. Якщо збільшити температуру,
- •Система одиниць - СГС Одиниця вимірювання 1 еВ
- •* кулонівська взаємодія;
- •Частково (не повністю) іонізована плазма –
- •Визначення:
- •Класична плазма: частинки можна розглядати як
- •Ідеальна та неідеальна плазма.
- •А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
- •А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
- •А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
- •Зіткнення і траєкторії частинок в плазмі.
- •Дебаєвськє екранування Розглянемо класичну ідеальну плазму
- •Дебаєвськє екранування На якому масштабі зберігається квазінейтральність плазми?
- •Плазменные колебания
- •Макроскопічне відхилення від квазінейтральності приводить до появи електричного поля. В плазмі виникають подовжні
- •Випромінювання плазми.
- •Випромінювання плазми.
- •Випромінювання плазми. Гальмівне випромінювання.
- •Випромінювання плазми. Магнетронне випромінювання.
- •Електричним розрядом в газі називають
- •При тиску газу у внутрішньому об'ємі приладу 10-3 Па (1 мм рт. ст.
- •Складні явища, що протікають в газовому проміжку, можна звести до невеликої кількості елементарних
- •Елементарні процеси в плазмі - процеси, що відбуваються при зіткненні атомів,
- •Іонізація електронним ударом
- •Валентні електрони мають найбільший запас енергії і беруть участь в створенні хімічного зв'язку
- •Плазмова електроніка
- •Ймовірність пружних і непружних зіткнень визначається через ефективні поперечні перерізи. Якщо умовно уявити
- •Якщо додати ефективні діаметри атомів на одиницю об'єму,
- •Для визначення Qi використовують наступні
- •У газовому розряді має місце деякий розподіл енергії (fe), що
- •Параметр
- •За характером іонізованого стану плазми розрізняють:
- •Електричні розряди в газі підрозділяють на несамостійні і самостійні.
- •При русі під дією електричного поля в газовому середовищі електрони призводять до іонізації
- •Позитивні іони рухаються у напрямку катода і, при зіткненні з ним, вибивають додаткову
- •-- визначає кількість електронів у лавині, що ініційовані одним електроном;
- •Залежність коефіцієнта об'ємної іонізації газу від наведеної напруженості електричного поля Е / р0
- •З ростом pl число зіткнень збільшується за рахунок збільшення кількості молекул або відстані,
- •Плазмова електроніка
- •ВАХ газового розряду
- •АВ При малих напругах на електродах (до 40-50В), газ є майже ідеальним діелектриком,
- •DL Область самостійного розряду, яка характеризується несуттєвим впливом зовнішніх факторів.
- •GH Ділянка аномального тліючого розряду, початок якої характеризується охопленням всієї поверхні катоду процесами
- •Оптичний (лазерний) розряд.
- •Оптичний (лазерний) розряд.
- •Прилади тліючого розряду Основними ознаками приладів тліючого розряду є холодний
- •Прилади тліючого розряду. Стабілітрони тліючого розряду. Використовуються для стабілізації напруги на малопотужних
- •Прилади тліючого розряду. Стабілітрони тліючого розряду. Конструкція.
- •Прилади тліючого розряду. Стабілітрони тліючого розряду. Характеристики.
- •Прилади тліючого розряду. Стабілітрони тліючого та коронного розряду.
- •Прилади тліючого розряду. Стабілітрони коронного розряду. Використовуються як для безпосередньої стабілізації
- •Прилади тліючого розряду. Стабілітрони тліючого та коронного розряду.
- •Прилади тліючого розряду. Стабілітрони коронного розряду. Для стабілізації високих напруг використовують послідовне
- •Прилади тліючого розряду. Тиратрони тліючого розряду. Тиратрони тліючого розряду є приладами з холодним
- •Прилади тліючого розряду. Тиратрони тліючого розряду.
- •Прилади тліючого розряду. Тиратрони тліючого розряду. Керування запалюванням можливе двома способами. Струмове керування
- •Прилади тліючого розряду. Тиратрони тліючого розряду. Потенційне керування – зміна потенціалу на керуючому
- •Прилади тліючого розряду. Тиратрони тліючого розряду.
- •Прилади тліючого розряду. Тиратрони тліючого розряду.
- •Прилади тліючого розряду. Тиратрони тліючого розряду.
- •Прилади тліючого розряду. Тиратрони тліючого розряду.
- •Прилади тліючого розряду. Тиратрони тліючого розряду.
- •Прилади тліючого розряду. Вентильний газотрон тліючого розряду.
- •Прилади тліючого розряду. Індикаторні тиратрони тліючого розряду.
- •Прилади тліючого розряду. Індикаторні тиратрони тліючого розряду.
- •Прилади тліючого розряду. Індикаторні тиратрони тліючого розряду.
- •Прилади дугового розряду.
- •Тиратрони з катодом без розжарення
- •ТДИ- серія - потужні і надпотужні дугові тиратрони на парах матеріалів електродів, що
- •Прилади дугового розряду. Газотрони несамостійного дугового розряду.
- •Тиратрони з катодом розжарення
- •Прилади дугового розряду. Газотрони несамостійного дугового розряду. Параметри.
- •Прилади дугового розряду. Тиратрони несамостійного дугового розряду (імпульсні тиратрони).
- •Прилади дугового розряду. Тиратрони несамостійного дугового розряду (імпульсні тиратрони).
- •Прилади дугового розряду. Тиратрони несамостійного дугового розряду (імпульсні тиратрони).
- •Прилади дугового розряду. Тиратрони несамостійного дугового розряду (імпульсні тиратрони).
- •Прилади дугового розряду. Вентильні прилади самостійного дугового розряду (ртутні вентилі).
- •Ртутні вентилі.
- •Прилади дугового розряду. Вентильні прилади самостійного дугового розряду (ртутні вентилі).
- •Прилади дугового розряду. Вентильні прилади самостійного дугового розряду (ртутні вентилі).
- •Прилади дугового розряду. Вентильні прилади самостійного дугового розряду (ртутні вентилі).
- •Розрядники.
- •Розрядники.
- •Існує 4 робочих стана газового розрядника:
- •Двох- та три- електродні газонаповнені іскрові розрядники з максимальною статичною напругою до 200
Випромінювання плазми.
Високотемпературна плазма.
Є більш різноманітним і класифікується в загальному випадку:
-гальмівним випромінюванням;
-магнетронним або синхротронним (окремий випадок - циклотронним) випромінюванням;
-корпускулярним випромінюванням.
Випромінювання плазми. Гальмівне випромінювання.
1.Має безперервний рентгенівський спектр.
2.Виникає при зіткненні електронів з іонами в електричному полі.
3.Інтенсивність пропорційна квадрату прискорення і квадрату номера Z ядра зарядженої частинки та зворотно пропорційно її масі (випромінювання електронів є більш потужним).
4.Спектр випромінювання обмежується максимальною енергією фотона.
5.Кутове розподілення випромінювання залежить від кінетичної енергії
електрона (Те).
При Те mec2 (нерелятивістський випадок) кутове розподілення
подібно до розподілення електричного диполя, перпендикулярного до площини траєкторій електронів.
При Те mec2 (ультрарелятивістські енергії) випромінювання спрямоване по траєкторії руху електронів та концентрується в межах
конуса з кутом рад .
6. Використовується для отримання інтенсивних пучків фотонів та - квантів.
Випромінювання плазми. Магнетронне випромінювання.
1.Виникає у магнітному полі за рахунок ларморівського обертання електронів в плазмі.
2.Має практично безперервний спектр в УФ та м'якому рентгенівській області.
3.Кутове розподілення зосереджено у напрямку миттєвої швидкості частинки у вузькому конусі з кутом розкриву . Е – енергія частинки.
4.Має перспективи використання у рентгенолітографічних процесах мікроелектроніки.
5.Випромінювання нерелятивістських частинок, що рухаються по спіральним траєкторіям має назву циклотронного випромінювання .
6.Випромінювання окремої частинки є поляризованим, більша частина
еліпсу поляризації розташована у проекції магнітного поля.
Корпускулярне випромінювання.
Формується за рахунок швидких частинок, що вилітають із нерівноважної плазми у результаті розвитку різних нестійкостей.
Електричним розрядом в газі називають |
||||||
сукупність явищ, що обумовлені проходженням |
||||||
електричного струму скрізь газовий проміжок. |
|
|||||
|
|
|
Катод |
|
|
|
Збудження |
Збудження |
|
Збудження |
|
||
|
|
hν |
|
|
|
|
Пружній |
Випромінювання |
Рекомбінація |
|
Іонізація |
hν |
|
|
hν |
|
|
|||
удар |
|
|
|
Негативні |
|
|
|
Теплова |
|
|
Іонізація |
|
|
|
Іонізація |
іони |
|
|||
|
|
|
||||
|
енергія |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Анод |
|
|
|
Рис. Фізичні процеси в газовому розряді |
|
|
|
|||
При тиску газу у внутрішньому об'ємі приладу 10-3 Па (1 мм рт. ст. = 133 Па) і нижче носіями заряду, що визначають значення струму в приладі, практично є електрони. Вони рухаються майже без зіткнень, і середня довжина їх вільного пробігу Ae помітно перевищує відстань між електродами.
При підвищенні тиску електрони, що рухаються, починають взаємодіяти (стикатися) з атомами газу і їх довжина вільного пробігу стає менше відстані між електродами. Характер зіткнень між електронами і атомами багато в чому визначає особливості газового розряду.
Складні явища, що протікають в газовому проміжку, можна звести до невеликої кількості елементарних процесів, що призводять до зміни енергії заряджених часток: іонізація, збудження, перезарядка і рекомбінація. Перераховані процеси можуть бути описані на основі класичних законів збереження енергії й імпульсу при зіткненнях.
Зіткнення атомних часток носять пружний і непружний характер. При пружному зіткненні між частками відбувається обмін імпульсом і
кінетичною енергією, але їх внутрішні енергії і стани залишаються незмінними.
Якщо при зіткненні відбувається зміна внутрішньої (потенційної) енергії, то це призводить до іонізації і збудження. Цей тип зіткнень відноситься до непружних.
Елементарні процеси в плазмі - процеси, що відбуваються при зіткненні атомів,
іонів, електронів та фотонів (важливо для плазми, що не знаходиться в термодинамічній рівновазі).
Іонізація електронним ударом |
Потрійна рекомбінація |
|
Зміна кількості електронів:
|
Фотоіонізаці |
Фоторекомбінац |
|
я |
ія |
|
|
|
|
|
Зміна кількості електронів
Іонізація електронним ударом |
Фоторекомбінація |
