СВЧ диагностика газового разряда — страница 2

  • Просмотров 4558
  • Скачиваний 451
  • Размер файла 48
    Кб

одной стороны отрезка волновода, а детектирующий диод располагается на другом конце. Предполагается исследовать газоразрядную плазму на поглощение. При анализе сигнала на слух получается совершенно очевидный результат: наблюдается модуляция СВЧ-сигнала промышленной частотой (точнее с двойной частотой, т.к. модуляция происходит каждый полупериод). Также сигнал наблюдался и обрабатывался с экрана осциллографа. Можно

утверждать, что при некотором мгновенном напряжении на газоразрядной лампе состояние её плазмы таково, что происходит полное экранирование СВЧ-сигнала. Оригинальность предложенного метода заключается в том, что при эксперименте меняется не частота источника излучения, технически это сложно обеспечить, а мгновенная величина питающего напряжения. Следовательно, меняются и параметры среды за счет изменения напряжения.

Исследование свойств газоразрядной плазмы является предметом дальнейших исследований. Глава 1. Постановка исследований 1.1.          СВОЙСТВА ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ (ГРП) ГРП – среда с малой степенью ионизации: в газе нейтральных атомов или молекул в небольшом количестве присутствуют ионы и электроны. Потенциальная энергия кулоновского взаимодействия частиц пренебрежимо мала по сравнению с кинетической:

е/4peоd << kT, где d – радиус Дебая–Гюккеля, определяющий линейных масштаб действия кулоновских сил: (1) Здесь eо – электрическая постоянная, nе – концентрация электронов. В ГРП преобладают столкновения с нейтральными частицами. Тепловое движение заряженных частиц мало, чем отличается от движения нейтральных частиц, если отсутствуют внешние электромагнитные поля, – применимы соотношения молекулярно-кинетической теории [1]. В

термодинамически равновесном ГРП концентрация частиц также как и в газовой плазме определяется формулой Саха (1920 г.). Для ГРП удобно представить результат относительно концентрации электронов: ne = (2me)3/4(kT)1/4Ро1/2h3/2exp(-ejи/(kT)), (2) где Ро – давление нейтрального газа, eφи=W1 -W2 – энергия ионизации. В смеси газов φи относится к легкоионизируемым компонентам, даже если их количество nли мало. В классической газовой плазме локальное

нарушение квазинейтральности приводит к возникновению плазменных затухающих колебаний с частотой wn = 2π νn: (3) где me – масса электрона. Плазменные колебания могут развиваться и существовать на интервале времени между двумя столкновениями tо = 1/νо. Если же wntо< 1, то этот коллективный процесс развиваться не будет. Неравенство характеризует переход от плазмы к ГРП [1]. Сравним определительные соотношения для ГРП и плазмы: (4)