Стационарный разряд
Cтраница 4
Естественно, попытался пропустить разряд через метан СН4 в надежде получить спектр СН2, используя такой разряд. Было установлено, что цвет разряда в первый момент после поджига несколько отличается от цвета, характерного для стационарного разряда, и поэтому спектр был снят при многократном включении и выключении разряда. В этом спектре, кроме полос СН, появились новые полосы, расположенные точно в области 4U50 А, которые совпали почти во всех деталях с группой 4050 А, наблюдаемой в спектрах комет. [46]
Электроны и ионы не получают больше энергии от внешнего поля. Поэтому из плазмы вскоре исчезают самые быстрые электроны, энергия которых теряется в ионизирующих и возбуждающих соударениях. С их исчезновением прекращается ионизация и возбуждение, а температура электронов Те падает, стремясь либо к температуре газа Т, либо, если в газе остался накаленный катод, к температуре Гк электронов, эмиттируемых катодом. Температура ионов Г -, которая и в стационарном разряде мало отличалась от Т, очень быстро с ней сравнивается, и распределение скоростей ионов приближается к максвелловскому. [47]
Хотя при возникновении самостоятельного разряда условие его существования остается тем же, что и для пробоя [ см. (3.1.25) ], существует ряд дополнительных факторов, которые связаны в основном со значительным увеличением концентрации электронов; приходится также считаться с объемным зарядом, создаваемым положительными ионами. Он возникает ввиду различной скорости диффузии электронов и ионов. Все это приводит к тому, что напряженность поля пробоя и стационарного горения разряда отличаются друг от друга. В диффузионном режиме минимальная напряженность Emin, при которой может существовать стационарный разряд, значительно меньше ЕКР, поскольку скорость диффузии при наличии объемного заряда меньше. [49]
При исследовании разрядов на переменном токе не слишком большой частоты применяются также шлейфовые ( электромагнитные) осциллографы. Осциллограф необходим при изучении процессов установления и затухания, с которых начинается и которыми заканчивается любой стационарный разряд. Во-вторых, ряд опытов показал, что и в случае разряда, стационарного по внешнему виду, иногда имеют место нестационарные явления. Как пример, можно привести явление бегущих слоев в положительном столбе тлеющего разряда. Иногда много новых данных об элементарных процессах в разряде дает применение катодного осциллографа при быстром изменении параметров разряда, достигаемом путем наложения добавочного переменного напряжения на разрядный промежуток со стационарным разрядом. Совершенно необходим катодный осциллограф при изучении импульсных разрядов. Осциллограф находит и другие приложения при исследовании разряда. [50]
Внешнее электрическое поле, приложенное к столбу, вызывает ускоренное движение электронов. В результате различного рода соударений с атомами электроны передают им энергию. При упругих соударениях вследствие большой разницы в массах электроны передают атомам очень малую часть энергии, равную приблизительно 2mefma ( например, для ртути 2me / m № g 2 / 1840Х X200 5 4 - 10 - e), но резко меняют направление движения. Поэтому движение электронов в столбе носит хаотический характер. При низком давлении газа и м алой плотности тока из-за относительно малой передачи энергии атомам электронный газ нагревается до температуры в десятки тысяч Кельвинов ( электронная температура), в то время как температура газа нейтральных атомов, на которые электрическое поле не действует, лишь немногим превышает окружающую. В стационарном разряде нагрев электронного газа компенсируется охлаждением за счет передачи энергии атомам газа. В столбе разряда низкого давления основными процессами передачи являются возбуждение и ионизация атомов. Возбужденные атомы, возвращаясь в юстоянкя с меньшей энергией, испускают при этом избыток энергии в виде фотонов, которые, покидая разряд, уносят энергию с собой. Образующаяся в результате ионизации пара электрон - ион идет на пополнение потерь заряженных частиц. При этом они отдают свою энергию стенкам, вызывая их нагревание. [51]
Условия горения отрицательной короны различны для электроотрицательных и электроположительных газов. В электроотрицательных газах на некотором расстоянии от катода Xit где ионизация газа соударениями электронов прекращается, последние могут прилипать к нейтральным молекулам, образуя отрицательные ионы. На расстояниях от катода, больших чем Xt, положительных ионов нет, а отрицательные двигаются к аноду со скоростью, йеньшей по сравнению со скоростями электронов. От точек, лежащих на расстоянии Xt от катода, до анода ток переносится отрицательными ионами, и в разрядном промежутке имеется лишь отрицательный пространственный заряд. Он мешает продвижению отрицательных ионов и ограничивает силу тока. В чистых электроположительных газах отрицательные ионы не образуются и ток через внешнюю область разряда переносится свободными электронами. Поэтому в электроположительных газах наличие внешней униполярной области не так сильно ограничивает силу тока, как в газах, образующих отрицательные ионы. В положительном коронном разряде стационарный разряд поддерживают объемная фотоионизация и ионизация. [52]
Страницы: 1 2 3 4