Cтраница 3
При любых условиях трудно ожидать, чтобы электропроводность плазмы с низкой степенью ионизации могла быть достаточно высокой. Большая величина т ] при малой величине отношения Е / р0 может быть достигнута только в том случае, если эффективное сечение столкновения будет очень мало. Но для этого необходима высокая электронная температура, которая несовместима с малой степенью ионизации. Это означает, что удельное сопротивление слабо ионизированного газа будет превышать удельное сопротивление меди по крайней мере в несколько десятков тысяч раз. В принципе, при очень низком давлении и большой напряженности электрического поля в нейтральном или слабо ионизированном газе также возможен разгон электронов. Однако в этом случае начальные условия, необходимые для возникновения такого явления, оказываются более жесткими, чем для полностью ионизированной плазмы, так как электрону для разгона нужно перевалить через энергетический интервал, в пределах которого эффективное сечение столкновения имеет максимум. [31]
Для работы МГД-генератора необходима достаточная электропроводность рабочего газа. Она определяется степенью его ионизации. Известны два способа ионизации газов: 1) термическая или равновесная - при нагреве газа до температур 3000 - 2500 С; 2) неравновесная - с созданием плазмы с высокой Электронной температурой при относительно низкой средней температуре газа - до 2000 С. [32]
В атмосферах инертных газов газовая температура разряда значительно ниже. При этом электронная температура намного превосходит газовую. Свидетельством низкой температуры газа в атмосфере Не является наличие молекуляр ] шх спектров легко диссоциируемых молекул, например МдСЦ, возбуждение же уровня Не с энергией возбуждения Не1 - ( 5 eV и даже Не tt - 35 eV говорит о высокой электронной температуре ( 25.000 К. [33]
Эта плотность составляет 7 х х 1016 электронов / м3 на частоте 2450 МГц. Микроволновая плазма существует в широком интервале давлений газа, от атмосферного до 10 - 6 Торр. Ненамагниченные микроволновые разряды существуют при давлениях от 10 - 2 Торр до 1 атм, намагниченные - при более низких давлениях: от 10 - 2 Торр до 10 - 6 Торр. Ввиду более высокой электронной температуры и более низких рабочих давлений плазма микроволновых разрядов характеризуется более высокими степенями диссоциации и ионизации по сравнению с дуговыми и радиочастотными разрядами. [34]
Одним из типов безэлектродного разряда является СВЧ-разряд, обладающий особенно высоким активирующим действием. При увеличении плотности тока температура электродов увеличивается, и тлеющий разряд постепенно переходит в дуговой разряд. Состояние газа в дуговом разряде обычно соответствует состоянию изотермической плазмы. Благодаря высокой температуре газа и высокой электронной температуре, достигающей нескольких тысяч градусов, большой плотности тока и обычно высокому давлению в дуге преобладают химические процессы, характерные для высоких температур, в частности процессы температурного крекинга. [35]
Высокочастотный разряд обладает по сравнению с тлеющим рядом преимуществ. Во-первых, электроны в нем находятся в беспрерывном колебательном движении и производят более сильную ионизацию, чем в тлеющем разряде. Во-вторых, становится возможным применение высоких по силе токов, что приводит к увеличению числа электронов. В-третьих, удается значительно повысить рабочее напряжение и, таким образом, обеспечить высокую электронную температуру. Главное же достоинство высокочастотного разряда состоит в использовании электродов, находящихся вне рабочего объема разрядной трубки. Такое расположение позволяет полностью устранить связанный с электродами эффект поглощения и отдачи газа. Стеклянные стенки разрядной трубки, разумеется, по-прежнему в состоянии поглощать газ из рабочего объема. [36]
Рассмотрим зону реакций в пламени как другой случай неравновесного состояния. Если горение происходит при пониженном давлении, зона реакций расширяется и в ней могут производиться пространственные измерения. Гейдон и Вольфхард [5] измеряли вращательную температуру в полосах ОН пламени ацетилен - кислород и показали, что при низких давлениях температуры приближаются к 10 000 К, тогда как при нормальном давлении они равны приблизительно 5000 К. Первоначально химической реакцией возбуждаются вращательные состояния до 10 000 К. Столкновения с невозбужденными партнерами приводят к снижению высокой температуры вращения, так как энергия теперь распределяется между поступательным движением, колебательным движением и электронами. При повышении давления температура, правда, снижается, но не настолько, чтобы привести к полному выравниванию энергии. Числа столкновений при давлении в 1 атм, по-видимому, еще недостаточно, чтобы привести к полностью равновесному распределению. Впрочем, и методом обращения линий была обнаружена несколько более высокая электронная температура. [37]