Экспериментальная установка

Разрядная камера, общий вид, которой представлен на рисунке 3, в которой зажигался тлеющий разряд, имеет форму трубки (использовались две трукби - внутренние радиусы 1,0 и 1,5 см). Она имеет встроенный полый катод из алюминия и анод из никеля, а также два манометрических преобразователя ПМТ-2, ПМИ-2 (термопарный и ионизационный соответственно). В трубке имеется два стеклянных отростка, изготовленных на основе вакуумных кранов, предназначенных для размещения в них зондов. Расстояние между зондами составляет 12 см.

Рисунок 3 - Общий вид разрядной камеры:1-Катод.2-Анод.3, 4-Отростки в виде вакуумных кранов.5-Плоские зонды.6- Преобразователь манометрический ионизационный ПМИ-2.7-Преобразователь манометрический термопарный ПМТ-2.8,9 - зонды.10- токовводы.

 

Для откачки разрядной камеры использовался вакуумный пост Leybold PT 70 Dry, состоящий из безмасляного спирального форвакуумного насоса и турбомолекулярного насоса. Схема вакуумной части установки приведена на рисунке 4.

 

Рисунок 4 - Вакуумная система экспериментальной установки:1.Разрядная камера;2.Баротрон;3.Дисплей (блок цифровой индикации);4.Натекатель;5.Монометр;6.Балон с газом(Ne);7.Вакуумный пост;8.Фланцевые соединения с хомутом;9.Краны;10.Фланцевые соединения;11.Преобразователь манометрический ионизационный ПМИ-2; 12.Преобразователь манометрический термопарный ПМТ-2.

 

Схема питания и измерения традиционная, приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Электрическая схема питания и измерения. А – анод, К – катод, З – зонд, 1 – разрядная камера, 2, 4 – высоковольтные источники питания, 3 – балластное сопротивление, 5 – делитель напряжения, 6 – вольтметр, 7 – микроамперметр.

 

Напряжение на электроды А, К подаётся (на катод через балластное сопротивление Rб ≈60-500кОм) при помощи высоковольтного источника 2, на зонд посредством источника 4. Последовательно через источник 4 к зонду подключен микроамперметр, а параллельно через делитель напряжения (коэффициент деления 1000) включен вольтметр.

 

 

ЗАДАНИЕ

1. Измерить зондовые характеристики двух зондов, найти температуру электронов, потенциалы плазмы в точках расположения зондов.

2. Определите напряженность поля в столбе.

3. Для выбранного относительного потенциала зонда (например, ) определите коэффициент b² или a² (в зависимости от использованного зонда) и концетрацию плазмы по приближению слоя и токе на слой, определяемом по Бому (4).

4. Определите концентрацию плазмы по радиальной теории (7-8), сравните результаты.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Langmuir I. // Phys. Rev. 1913. Vol. 2. P. 450-486.

2. Langmuir I., Blodgett K.B. // Phys. Rev. 1923. Vol. 22. P. 347-356.

3. Langmuir I., Blodgett K.B. //Phys. Rev. 1924. Vol. 24. P. 49-59.

4. Богуславский С.А. // Труды ГЭЭИ. 1924. Вып. 3. С. 18 - 27.

5. Langmuir I. // Phys. Rev. 1923. Vol. 21. P. 419-435.

6. The Characteristic of electrical discharges in magnetic fields / edited by A. Guthrie, R.K. Wakerling. New York:Mc Graw-Hill, 1949. P. 77-86.

7. Boyd R. Proc. Phys. Soc. 1951. V.B64. P.795-804.

8. Сысун В.И., Игнахин В.С. Уточнение закона трех вторых и радиальной теории ионного тока на малый зонд или пылевую частицу в разряженной плазме // ЖТФ, Т. 82, вып.7, 2012, с.60 – 65.

9. Allen J.E., Boyd R.L.F., Reynolds P. // Proc. Phys. Soc. 1957. Vol. B70. №3. P. 297 - 305.

10. Allen J.E., Turrin A. // Proc. Phys. Soc. 1964. Vol. 83. №1. P. 177 - 179.

11. Chen F.F. // J. nucl. Energy. Part C. 1965. Vol. 7. №1. P. 47-67.

12. Nairn C. M. C., Annaratone B.M., Allen J.E. // Plasma Sources Sci. Technol. 1998. Vol. 7. № 4. P. 478 - 491.

13. Bernstain I., Rabinowitz I. Phys. Fluids, 1959. V.2. P.112-121.

14. Сысун В.И. Зондовые методы диагностики плазмы. Гл. 1,2. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 1997.

15. Диагностика плазмы / Под ред. Р.Хаддлстоуна и С.Леонарда. М.: Мир,1967.546 с.