11 / 14
Оптимизация электроразрядного датчика низкого давления
Инженерный журнал: наука и инновации
# 5·2016 11
постоянна, т. е.
*
const.
e
n n
= =
Условия
1
const,
G
=
2
const
G
=
пока-
зывают незначительность тройных ионизационных столкновений,
определяемых реакцией (17), наконец, наличие положительного ко-
эффициента
A
в выражении (45) обеспечивает выполнение нера-
венств
10 30 2 50 4 42
/ ;
e
G G k
+ +
; + β δ
42
30 2 50 4
/
.
e
k
G G
+ β δ > +
(46)
Отсюда следует, что в реакциях (16)–(21) основную роль играют
ударная ионизация нейтральных молекул электронами согласно ре-
акции (16) и захват электронов молекулами кислорода согласно ре-
акции (19).
Рекомендации по
оптимизации датчика.
На основании прове-
денных исследований можно дать следующие рекомендации по оп-
тимизации характеристик датчика:
•
с ростом магнитной индукции параметр
p
уменьшается, следо-
вательно, параметр
s
также уменьшается (см. рис. 2) и ширина
δ
ионизационной зоны растет, что свидетельствует об увеличении чис-
ла ионизационных столкновений и, как следствие, ионизационного
тока;
•
поскольку кинетическая энергия электронов в ионизационной
зоне
2
(
) /2
H
T m r
= ω
пропорциональна магнитной индукции
В
, иони-
зационные процессы усиливаются с ее увеличением.
Таким образом, для увеличения чувствительности электрораз-
рядного датчика следует повышать магнитную индукцию
В
. Однако
напряжение на электродах не рекомендуется делать слишком боль-
шим из-за краевых эффектов, его следует подбирать исходя из усло-
вий устойчивой работы электронной системы.
Заключение.
Теоретические и экспериментальные исследования
показывают, что при низких давлениях (
p
< 0,01 Па) ВАХ линейна по
давлению и напряжению на электродах, основное влияние на иониза-
ционные процессы оказывают ударная ионизация нейтральных моле-
кул электронами и захват электронов молекулами кислорода.
При высоких давлениях (
p
≥ 1 Па) полный ток является взаимно-
однозначной нелинейной функцией давления в газе.
Полученные рекомендации обеспечивают оптимальное проекти-
рование электроразрядного датчика низкого давления.
ЛИТЕРАТУРА
[1]
Jamal R.K., Aadim K.A., Al-Zaidi Q.G., Taaban I.N.
Hydrogen Gas Sensors
Based on Electrostatically Spray Deposited Nickel Oxide Thin Film
Structures.
Photonic Sensors
, June 2015. DOI: 10.1007/s13320-015-0253-0.