Реферат: Экспериментальное определение тока шнурования в пропанокислородных смесях
Стационарный тлеющий разряд в трубках устанавливается вследствие ионизации газовой среды под действием постоянного электрического поля. При этом основной областью разряда является положительный столб. Эта область разряда однородна вдоль оси трубки. В радиальном же направлении плазма конечно неоднородна вследствии дифузии заряженных частиц, а также из-за того, что отвод тепла из объема осуществляется через стенки трубки.
Радиальное распределение плотоности электронов ne(r) положительном столбе газового разряда в предположении, когда средняя длина свободного пробега электронов мала по сравнению с радиусом трубки, а концентрация заряженных частиц достаточно большая, так что плазму можно считать квазинейтральной (дебаевский радиус мал по сравнению с радиусом трубки) дается решением уравнения баланса для электронов
Здесь первое слагаемое описывает диффузию электронов на стенки разрядной трубки (Da - коэффициент амбиполярной диффузии), второе слагаемое соответствует ионизации атомов или молекул при их соударениях с электронами (i - частота подобных соударений), последнее слагаемое отражает исчезновение электронов из области разряда в результате объемных процессов (r - коэффициент электрон-ионной рекомбинации). Обычно в качесве граничных условий используются соотношения
Решением уравнения, когда рекомбинация заряженных частиц несущественна, а параметры постоянны по сечению разрядной трубки, является бесселева функция нулевого порядка с действительным аргументом:
или
из граничных условий вытекает условие R(i /Da)1/2=2.405 , называемое условием Шотки. Оно означает, что в стационарном положительном столбе, горящего в диффузионном режиме, напряженность электрического поля, которое может быть приложено к газоразрядной трубке, заполненной каким-либо газом, не зависит от концентрации электронов и, следовательно, от разрядного тока.
Наиболее общими причинами радиальной неоднородности плазмы стационарного положительного столба тлеющего разряда является перенос тепла через стенки трубки и, как вследствие этого, радиальная неоднородность температуры газа.
При рассмотрении термически неоднородного положительного столба разряда, подчиняющегося условию
6Da/R2 << ner , (*)
степень сжатия определяется, во-первых, градиентом температуры газа в положительном столбе, а во-вторых, чувствительностью частоты ионизации и коэффициента рекомбинации к изменению температуры газа.
Подводя итог, можно сказать, что контракция тлеющего газового разряда в цилиндрических трубках обусловлена двумя основными факторами: во-первых, с увеличением разрядного тока и давления газа разряд переходит из диффузионного в объемный режим горения, и, во-вторых, становится существенной неоднородность температуры газа вдоль радиуса трубки. Условие преобладания объемной рекомбинации электронов над их уходом из области разряда за счет диффузии выражается неравенством (*). Условие неоднородности температуры газа, приводящее к существенной неоднородности частоты ионизации, выражается неравенством
ne>T0/R2eEveb (**)
Объединяя неравенства (*) и (**) в одно выражение, дающее нижнюю оценку концентраци электронов в положительном столбе, при достижении которой начнется контрагирование тлеющего разряда:
neR2 > max [6Da/r , T0/eEveb].
Примечательно, что из этого выражения следует ограничение на ток, Jmax, который может протекать в неконтрагированном тлеющем разряде. Действительно, полный ток разряда записывается в виде
J = eneeER2.
При пропускании большего тока либо за счет увеличения плотности плазмы, либо при переходе к трубкам с большим радиусом тлеющий разряд контрагирует. Таким образом, тепловая контракция является принципиальным физическим явлением, ограничивающим ток однородного тлеющего разряда в цилиндрических трубках.
Особенности контракции тлеющего разряда в м