Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
ПЛАЗМА ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНЫХ ГАЗОВ

ПЛАЗМА ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНЫХ ГАЗОВ

ПЛАЗМА ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНЫХ ГАЗОВ - частично ионизованный газ, в к-ром кроме электронов и положит. ионов содержатся отрицательные ионы. Атомы и молекулы газов, обладающие высокими энергиями сродства к электрону (соединения F₂, C1₂, I₂), в плазме легко образуют отрицат. ионы и приводят к созданию ион-ионной плазмы. Эта плазма имеет высокую электрич. прочность и используется поэтому в качестве газонаполнителя в высоковольтных электроаппаратах. При меньших энергиях сродства наряду с отрицат. ионами в плазме присутствуют также свободные электроны.

Отношение концентрации п ^- отрицат. ионов к концентрации п _е электронов является очень важной для П. э. г. величиной, определяющей мн. её свойства. <Эта величина и её изменение в пространстве определяют структуру разрядав электроотрицат. газах. С ростом уменьшаетсясамосогласов. поле, и при <амбиполярной диффузии заряж. частиц в П. э. г. также зависит от >С увеличением коэф. диффузии электронов в плазме возрастает и при 40 достигаетнасыщения, т. <е. становится равным коэффициенту свободной диффузии электронов. <Незначит. изменение тока или давления газа в П. э. г. может привести квозрастанию или уменьшению этого отношения, что сопровождается изменениемрадиального диффузионного потока заряж. частиц. Так, при Свойства плазмы молекулярного электроотрицат. <газа зависят от степени диссоциации молекул. С ростом плотности атомоввозрастает частота отлипания электронов от отрицат. ионов, что ведёт куменьшению отношения концентрации отрицат. ионов к электронам, увеличениюсамосогласов. поля, действующего между заряж. частицами, уменьшению диффузионногопотока электронов и т. п.

Процессы образования и разрушения отрицат. <ионов в плазме могут привести к развитию разл. неустойчивостей в разряде, <таких, как прилипательная и доменная неустойчивости. Если в разряде возникаетположит. флуктуация поля, в результате к-рой скорость прилипания превышаетскорость образования электронов, и это возмущение ориентировано поперёктока, то в положительном столбе развивается прилипательная неустойчивостьи он сжимается. Возникновение этой неустойчивости можно объяснить из анализаур-ния баланса электронов

(D_a - коэф. амбиполярнойдиффузии, v и - коэф. ионизации и прилипания соответственно) и ур-ния теплопроводности. <Повышение давления газа (т. е. плотности N нейтральных частиц) илиразрядного тока приводит к возрастанию частоты столкновений электроновс нейтральными частицами и установлению градиента темп-ры газа, вследствиечего параметр E/N (Е - продольное электрич. поле) станет переменнымвдоль поперечного сечения плазменного столба. Т. к. частота ионизации зависитот E/N экспоненциально, а прилипание зависит слабо, то области образованияи рекомбинации заряж. частиц окажутся пространственно разделёнными. В узкойприосевой области столба, где частота ионизации значительно превышает частотуприлипания (v >),будут образовываться электроны. На периферии, где E/N меньше, чемна оси, и поэтому v <,электроны, диффундирующие из центральной области, будут прилипать к нейтральнымчастицам, образуя отрицат. ионы, к-рые затем эффективно рекомбинируют вследствиеион-ионного взаимодействия. Положит. столб тлеющего разряда неустойчив, <если на его периферии Развитие этой неустойчивости в разряде электроотрицат. газов приводит кконтракции положит. столба при меньших значениях токов и давлений, чемв электроположит. газах. Рассмотрим развитие доменной неустойчивости. Пустьв положит. столбе разряда где-то повысилась концентрация электронов. Параметр E/N и темп-pa электронов в этом месте уменьшатся, что вызовет уменьшениечастоты прилипания электронов, но не изменит частоту отлипания, не зависящуюот E/N. Врезультате нарушения баланса этих двух процессоввозрастёт число электронов, поступающих в плазму, и, следовательно, разрядныйток. Из-за нарушения баланса прилипания и отлипания начнёт уменьшатьсяконцентрация отрицат. ионов, их плотность достигнет мин. значения и поступлениеэлектронов за счёт отлипания прекратится. Разрядный ток, достигший макс. <значения, начнёт уменьшаться из-за уменьшения поступления электронов, к-роедалее приведёт к росту частоты ионизации и медленному повышению частотыприлипания. При мин. величине разрядного тока отношение E/N приметнаиб. значение и вследствие того, что при этом v будет быстро нарастать, <начнётся рост тока и т. д.; происходит чередование снижения и возрастаниявеличины тока, т. е. модуляция разрядного тока. В разряде образуются бегущиеслои (домены). Доменная неустойчивость возникает при 0,1.

Лит.: Смирнов Б. М., Отрицательныеноны, М., 1978; Галечян Г. А., Свойства плазмы электроотрицательных газов, <в сб.: Химия плазмы, в. 7, М., 1980.

Г. А. Галечян.