Газоразрядная плазма
Cтраница 2
Газоразрядная плазма неизотермичная в том смысле, что температура электронов может превышать во много раз температуру ионов и нейтральных частиц. [16]
Газоразрядная плазма характеризуется наличием высоких концентраций химически активных частиц, к которым следует отнести заряженные частицы ( электроны, положительные и отрицательные ионы), свободные атомы и радикалы, возбужденные моле-кулы, а также фотоны. Этот факт и определяет химическое действие плазмы, но наиболее существенным ее свойством является отсутствие в ней термодинамического равновесия. Это порождает неприменимость к плазмохимическим системам основных положений классической ( аррениусовой) химической кинетики и требует разработки аппарата неравновесной химической кинетики, в которой классическая равновесная кинетика является частным случаем. [17]
Газоразрядная плазма образуется при электрических разрядах, например, в газосветных трубках. Она устойчива только при наличии электрического поля. При прекращении действия внешнего поля газоразрядная плазма быстро исчезает ( в течение 10 5 - 10 - - 4 сек) вследствие образования нейтральных атомов из ионов и электронов. [18]
Газоразрядная плазма, как правило, представляет собой смесь трех компонент: свободных электронов, положительных ионов и нейтральных атомов или молекул. Электроны - это наиболее подвижная часть такой плазмы, и именно с движением электронов связаны ее наиболее интересные свойства. Ионы же вследствие гораздо большей массы ведут себя более пассивно, благодаря чему во многих случаях можно вообще пренебрегать их движением и рассматривать ионную часть плазмы как неподвижный положительный фон, на котором происходит движение электронов. Такое приближение однокомпонентной плазмы тем более оправдано для электронов в металлах, где движение ионов вообще ограничено колебаниями вблизи положения равновесия. [19]
Газоразрядная плазма в положительном столбе квазинейтральна, так что токи ионов и электронов в радиальном направлении совпадают. [20]
Стационарная газоразрядная плазма при пониженных давлениях и импульсная при нормальных часто существенно неравновесны. Такая ситуация наблюдается, например, в высокочастотном и сверхвысокочастотном разрядах. Такая система называется системой с отрывом температуры: она содержит две подсистемы с существенно различными температурами, так как обмен энергиями между электронами и тяжелыми частицами затруднен. Естественно, что такая сложная система ведет себя иначе, чем система, характеризующаяся только одной температурой. [21]
Излучающая газоразрядная плазма разделяется на плазму низкого и плазму высокого давления. К разряду высокого давления следует относить случаи, когда практически устанавливается локальное термодинамическое равновесие. Она определяет кинетическую энергию частиц, их распределение по энергетическим уровням и степень ионизации. В плазме низкого давления выравнивания средней кинетической энергии частиц не происходит. Здесь вообще нельзя говорить о температуре разряда - его энергетическое состояние следует задавать функциями распределения частиц по скоростям - отдельными для каждого вида частиц - электронов, ионов, атомов. [22]
Излучающая газоразрядная плазма разделяется на плазму низкого и плазму высокого давления. К разряду высокого давления следует относить случаи, когда практически устанавливается локальное термодинамическое равновесие. Она определяет кинетическую энергию частиц, их распределение по энергетическим уровням и степень ионизации. В плазме низкого давления выравнивания средней кинетической энергии частиц не происходит. Здесь вообще нельзя говорить о температуре разряда - его энергетическое состояние следует задавать функциями распределения частиц по скоростям - отдельными для каждого вида частиц - электронов, ионов, атомов. [23]
 |
Схема ВЧ-плазмотрона. [24] |
Температура газоразрядной плазмы в наиболее горячих ее участках достигает 7000 - 9000 К - Негазоразрядная плазма холоднее, ее температура около 6000 К. В такой плазме хорошо возбуждаются почти все элементы. При этой температуре практически полностью диссоциируют молекулы всех веществ, включая и труднодиссоциирующие. ВЧ-плазмотрон позволяет анализировать соединения с высокой температурой кипения. [25]
Параметрами газоразрядной плазмы являются: электронная температура Те, концентрация электронов п, число ионизации, приходящихся на один электрон в 1 сек, плотность ионного или электронного тока на стенки, продольная напряженность Ег электрического поля, установившегося вдоль оси симметрии плазмы. [26]
Компоненты газоразрядной плазмы обладают различными температурами, так как они имеют различную кинетическую энергию. [27]
Для газоразрядной плазмы, которая применяется в радиотехнических приборах и устройствах, мнимая часть диэлектрической проницаемости обычно невелика. В этом смысле плазма подобна диэлектрику с потерями, только действительная часть ее диэлектрической проницаесмости меньше единицы, а часто даже отрицательная. [28]
Состояние термически неравновесной газоразрядной плазмы поддерживается за счет энергии проходящего через плазму разрядного тока. Если исчезает внешнее электрическое поле, то исчезает и газоразрядная плазма. Исчезновение предоставленной самой себе газоразрядной плазмы называется деионизацией газа. [29]
В газоразрядной плазме непрерывно происходят явления противоположного характера по отношению к рассмотренным выше. Так, электрон с наиболее удаленной от ядра орбиты переходит на менее удаленную. Однако существуют такие орбиты, с которых возбужденный электрон не может перейти на более близкую к ядру орбиту. Соответствующее возбужденное состояние атома называется метастабильным. Чтобы перейти из метастабильного состояния в нормальное, электрону необходимо попасть на одну из более удаленных орбит и лишь с нее уже возможен переход на нормальную орбиту. [30]
Страницы: 1 2 3 4