Лекция 6 (1076362), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Зачастую, в особенности в мощныхлазерных установках, намеренно организуют мелкомасштабную турбулентность, так как этоспособствует повышению устойчивости разряда и увеличению верхнего предела энергетическоговклада. Действие турбулентного перемешивания объёмов плазмы сродни амбиполярнойдиффузии.

Оно выносит сильнее ионизованные объёмы из центральных областей к стенкам, и,наоборот, слабее ионизованные – с периферии к оси. Этот механизм может оказать воздействие вслучае разряда без потока, контролируемого диффузией, т.е. при пониженных давлениях, в тонкихтрубках или узких каналах. Описать эффект можно путём добавления к коэффициентуамбиполярной диффузии коэффициента турбулентной.Конвективный вынос зарядовПотеря зарядов из токового канала, связанная с увлечением их газовым потоком, можетсказаться, если длина разряда вдоль потока мала. Такое случается в поперечных разрядах, когдадлина хотя бы одного из электродов гораздо меньше расстояния между электродами.Неустойчивости разрядовПричины возникновения и последствия неустойчивостей разрядовОднородное состояние положительного столба тлеющего разряда часто оказываетсянеустойчивым, в особенности, когда разряд происходит в больших объёмах, при повышенныхдавлениях, когда сильны ток и выделение джоулева тепла.

Случайные возмущениякатастрофически нарастают, и плазма переходит в иное, пространственно неоднородноесостояние. Вызываемые неустойчивостями неоднородные формации:Страты – разбиение положительного столба вдоль тока на чередующиеся светлые и тёмные слои;Контракция – стягивание плазмы в ярко светящийся токовый шнур.Неоднородность плазмы нередко видна на глаз. Неодинаковость свечения вызывается, впервую очередь, неодинаковой плотностью электронов. Стало быть, причины, приводящие кнеоднородности, связаны с процессами, которые управляют плотностью электронов, ихрождением, гибелью, переносом в пространстве.Стабилизирующие и дестабилизирующие факторыУказанные соображения позволяют качественно квалифицировать влияние различныхфакторов на устойчивость.

Пусть электроны рождаются путём ионизации атомов электроннымударом из основного состояния, причём электронная температура не чувствительна кконцентрации электронов ne. При этом скорость рождения электронов:Z+ = νi(Te)ne ~ ne.Внешнее сопротивление относится к стабилизирующим факторам. Если концентрацияэлектронов ne и ток возрастают, напряжение, поле, электронная температура и, как следствие,частота ионизации νi уменьшаются.Диффузия и теплопроводность помогают рассасыванию неоднородностей плотностейчастиц и температуры, и поэтому принадлежат к числу стабилизирующих факторов.Нагрев газа играет дестабилизирующую роль.

Поскольку давление в газе выравниваетсябыстро, локальное повышение газовой температуры сопровождается уменьшением плотности(тепловым расширением). На значении поля это непосредственно не сказывается, но отношениеE/N и зависящая от него электронная температура возрастают. Это ведёт к усилению ионизации,локальному повышению проводимости, плотности тока и выделения джоулева тепла. В результатегаз нагревается ещё сильнее. Это – так называемая ионизационно-перегревная неустойчивость,наиболее распространённая и опасная.Ступенчатая ионизация и накопление метастабильных атомов и молекул дестабилизируютразряд. При повышении ne рождается больше возбуждённых частиц, и к ионизации из основногосостояния присоединяется ионизация возбуждённых частиц, которая протекает гораздо легче, ибоэнергия связи электрона у них меньше.

Скорость рождения электронов Z+ растёт с ne,следовательно, быстрее, чем νi(Te)ne..

Характеристики

Список файлов лекций