Плазма – проводник.

В металлических проводниках ток переносит электроны, т.к. их легче всего сдвинуть. В электролитах ток возникает за счет положительных и отрицательных ионов.

Закон Ома: U=IR – интегральная форма

j=σЕ – дифференциальная форма

j – количество заряда через единицу площади.

σ – удельная проводимость.

Рассмотрим работу закона Ома в плазме.

Электрические разряды в газах

Ионы, закреплённые в решётках, в переносе тока не участвуют. Процесс ионизации – неупругий процесс. В атоме переход с одного уровня на другой. Наиболее эффективная ионизация идёт при столкновении маленькой частицы с большой. Возьмём два электрона

Если е набрал энергию, достаточную для ионизации . После первого столкновения будет два е. Электроны нарастают лавиной. К аноду прилетит электронов

α – количество пар электронов и ионов на единицу длины [α]=см^-1

Ионов образуется столько же, сколько и электронов

α – коэффициент объёмной ионизации электр. удар.

Количество ионов

Ион, приходящий на катод может привести к эмиссии. Она называется вторичная ионно-электронная эмиссия . Может иметь двойную природу

1. Кинетическую

γ – коэффициент вторичной ионизационной эмиссии. Он равен количеству е, выбитых ионами. Чтобы разряд не затух, ионы должны выбить хотя бы один е. Условие возникновения разряда – ионы, прейдя на катод, должны образовать хотя бы один е.

- условие возникновения самостоятельного разряда. Мы получаем самостоятельный разряд (не требует внешних источников ионизации. Радиоактивный элемент, термоэмиссия, фотоэмиссия). На электроны действует сила

Можно рассматривать движение е, как движение в вязкой среде.

- подвижность

Подвижность электронов больше подвижности ионов.

в газе – дрейфовая скорость

Когда давление возрастает условие заменяется на

Напряжение, при котором происходит пробой – называется напряжение зажигания.

Зафиксируем d, p↑ λ↓ W_e=E λ

Увеличение давления приводит к тому, что напряжение зажигания надо увеличить p↓ λ↑

С увеличением энергии, увеличивается сечение взаимодействия

γ увеличивается с увеличением кинетической энергии ионов. p↓ λ↑ => количество частиц ↓

ион тоже набирает большую энергию => γ↑

, 2000 ионов выбивают один электрон

Обобщённая вах разрядов в газах.

AC – давление очень низкое

OAВС – вакуум очень высокий

CD – тёмный Гаунсендский разряд

ED – переходня область

EF – нормальный тлеющий заряд

FG – аномальный тлеющий заряд.

GH – переходная область (неустойчивый разряд).

HK – область дуги (электросварка). Там токи большие, напряжение маленькое

Тлеющий разряд.

Самоподдерживающийся разряд с холодным катодом испускает электроны в результате вторичной эмиссии, главным образом, под действием положительных ионов.

В трубке между катодом и анодом наблюдают темные участки и участки свечения.

1 – Темное астоново пространство

2 – Область катодного свечения

3 – Катодное темное пространство

4 - Отрицательное свечение

5 – Фарадеево темное пространство

6 – Положительный столб

7 – Анодное темное пространство

8 – Анодное свечение

Положительный столб – ярко выраженный пример слабо ионизированной плазмы. В том случае, если не хватает энергии на образование 1 и 2 слоя, то заряд не горит.

ρ=e(n₊-n_e)

- Интенсивность свечения

|E| - Продольное поле

|j| - плотность электронного и ионного тока

n – плотность заряда

ρ – объемный заряд

φ – потенциал

Зонды.

Способ диагностики плазмы. Эта методика позволяет получить температуру плазмы Т, плотность. Эти характеристики плазмы можно получить по виду вольтамперной характеристики.

Схема:

Зонды могут быть следующих видов:

Назначение зонда – собирание электрического заряда.

Обозначим V_s – потенциал в месте, где помещен зонд.

V_p – потенциал зонда

V=V_s+V_p – напряжение, которое меряем.

Ток, который меряем i=i_e-i₊

ВАХ зонда:

В сильно отрицательной области все электроны собираются, а ионы отталкиваются.

В сильно положительной, наоборот электроны отталкиваются, а ионы собираются.

Мы варьируем потенциал относительно V_s. В точке D ионный ток равен электронному.

При V<V_s электронный ток резко падает, и электронам не хватает энергии преодолеть барьер.

Плазменная температура находится на участке С.

S – площадь собираемой поверхности.

Плотность определяется по току насыщения

V_p=0

n₀ – плотность, которую необходимо определить.