Исследование газоразрядной стратифицированной плазмы…
1
УДК 553.9:681.5
Исследование газоразрядной стратифицированной
плазмы с использованием среды Phywe Measure
© А.В. Козырев, А.В. Ланцов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Приведены результаты исследования водородной стратифицированной плазмы,
выполненного на установке «Плазма», адаптированной для использования ком-
плекса оборудования фирмы Phywe (Германия). Показано, что программная среда
Phywe Measure позволяет упростить обработку экспериментальных данных и по-
высить точность вычисления параметров плазмы стратифицированного водо-
родного разряда. Представлены результаты экспериментов по регистрации ло-
кальных параметров плазмы в зависимости от удельной мощности разряда,
позволяющие идентифицировать наблюдаемые страты в рамках кинетической
теории стратификации.
Ключевые слова:
водородная плазма, стратификация разряда, Phywe Measure,
Cobra 3 Basic-Unit, автоматизация эксперимента, плазменные параметры, кине-
тический резонанс функции распределения электронов.
В лаборатории кафедры физики МГТУ им. Н.Э. Баумана более 30
лет успешно эксплуатируется установка «Плазма» (рис. 1). На ней
исследуют водородный несамостоятельный дуговой разряд с подо-
гревным катодом [1].
В водородном несамостоятельном разряде основным источником
электронов, испускаемых с катода, является термоэлектронная эмис-
сия, для создания которой катод искусственно разогревают от вспо-
могательного источника питания (см. рис. 1,
а
). Электроны, испус-
каемые накаленным катодом, способствуют возникновению и
горению разряда: разряд легко зажигается, почти все напряжение
между электродами приходится на область вблизи катода, остальное
пространство, заполненное светящейся плазмой, имеет потенциал
анода. Вблизи катода возникает темная область — катодный слой.
Этот слой образован заряженными частицами противоположных зна-
ков: через катодный слой в плазму движутся электроны, испускаемые
катодом, а из плазмы поступают положительные ионы и электроны.
Для исследуемого диапазона давлений водорода в трубке прикатод-
ный слой — бесстолкновительный, т. е. длина свободного пробега
электронов
e
и положительных ионов
i
больше толщины слоя
:
,
.
e i
Испускаемые катодом электроны вылетают из катодного слоя
с почти одинаковой энергией, близкой к энергии ионизации, ионизи-
руют газ, образуют плазму, которая заполняет объем газоразрядной
трубки.