В параграфе 4.4 выполнена оценка влияния нелокальности функции распределения электронов по энергиям в области отрицательного свечения на излучение непрерывного спектра. Основываясь на литературных данных, предполагается, что функция распределения вторичных электронов имеет максвелловский вид, а их концентрация на два порядка меньше, чем у основной группы. Локализованный характер спектра группы высокоэнергетичных электронов позволяет считать, что функция распределения электронов пучка по энергиям имеет нормальное Гауссово распределение с максимумом при энергии Ud - *, где * _ дисперсия нормального распределения из интервала 100ч300 эВ (Rocca et al.(1983)).
Варьирование температуры электронов вторичной группы, а также средней энергии пучка показало, что их расчётное излучение непрерывного спектра может превосходить излучение основной группы электронов в области малых температур (рис.13). С повышением Te, ne вклад в излучение основной группы становится доминирующим (рис.13).
Рис. 13 Расчётный спектр тормозного рассеяния основной, вторичной группы и пучка электронов на нейтральных частицах. He, H = 0 Гс, Id = 10 мА, p = 20 Па, Ud = 2350 В, Te = 0.4 эВ, ne = 1.9?109 см-3
Рис. 14 Расчётный спектр тормозного рассеяния основной, вторичной группы и пучка электронов на нейтральных частицах. He, H = 0 Гс, Id = 10 мА, p = 20 Па, Ud = 1050 В, Te = 1.7 эВ, ne = 8.4?1010 см-3
Стоит заметить, что полученные оценочные значения спектральной плотности излучения непрерывного спектра с учётом нелокальности функции распределения электронов по энергии (ФРЭЭ) по-прежнему не совпадают с экспериментально измеренными значениями (рис. 11).
В параграфе 4.5 рассматривается спектр излучения области положительного столба. Выполнено сравнение измеренного спектра с расчётной величиной спектральной плотности тормозного излучения. Расчёт осуществлялся в предположении наличия у электронов максвелловской функции распределения. Показано, что в пределах погрешности данные величины согласуются во всей видимой области спектра (рис. 15).
Рис. 15 Спектральная плотность излучения положительного столба тлеющего разряда Jexp и тормозного излучения на нейтральных частицах. Расчёт J и Jbrems выполнен при Te = 2.5 эВ и ne = 4?109 см-3. He, p = 200 Па, Id = 10 мА
В заключении параграфа делается вывод о необходимости знания точного вида ФРЭЭ в области отрицательного свечения для расчёта спектральной плотности излучения непрерывного спектра и объяснения результатов, представленных на рис. 11, рис. 12.
ВЫВОДЫ
1. Получены новые экспериментальные данные о зависимости электрических и спектральных характеристик тлеющего разряда низкого давления в продольном магнитном поле. Измерены зависимости общего падения напряжения и поперечного сжатия тлеющего разряда, распределение электронной температуры и концентрации заряженных частиц, спектральных характеристик излучения в зависимости от давления, вида плазмообразующего газа и напряжённости магнитного поля.
2. Экспериментально показано, что наблюдаемые длины отрицательного свечения при низком давлении разряда существенно меньше соответствующих энергетических длин релаксации пучка быстрых электронов. В магнитном поле длина отрицательного свечения совпадает с энергетической длиной релаксации пучка быстрых электронов.
3. На основе прямого статистического моделирования функции распределения электронов пучка по энергиям в области отрицательного свечения тлеющего разряда установлено, что с понижением давления разряда рекомбинационные потери быстрых электронов на стенке, обусловленные диффузионным движением пучка в следствии упругого рассеяния на нейтральных частицах, возрастают, что приводит к уменьшению ионизационной способности пучка и более раннему образованию области положительного столба по сравнению с энергетической длиной релаксации быстрых электронов.
4. Впервые измерена спектральная плотность излучения непрерывного спектра при давлении 1040 Па в области отрицательного свечения тлеющего разряда. Показано, что главным процессом формирующим излучение непрерывного спектра при изучаемых параметрах плазмы тлеющего разряда является тормозное рассеяние электронов на нейтральных частицах.
5. Установлено, что расчётное значение интенсивности тормозного излучения электронов основной группы на нейтральных частицах существенно отличается от экспериментально измеренного значения.
6. Сделано предположение, что нелокальность ФРЭЭ в области отрицательного свечения тлеющего разряда является главной причиной расхождения измеренной и расчётной величины спектральной плотности излучения непрерывного спектра. В области положительного столба расчётные и измеренные значение тормозного излучения совпадают.
ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ
1. Уланов И.М., Пинаев В.А. Исследование непрерывного спектра тлеющего разряда низкого давления в водороде и гелии в продольном магнитном поле // ТВТ. _ 2014. _ Т.52. № 1 С. 30_38. (из списка ВАК)
2. В.А. Пинаев, И.М. Уланов. Исследование непрерывного спектра излучения тлеющего разряда низкого давления // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. _ 2013. N12. URL: http://jre.cplire.ru/jre/dec13/10/text.pdf (из списка ВАК)
3. Уланов И.М., Литвинцев А.Ю., Пинаев В.А. Влияние продольного магнитного поля на рекомбинационное излучение тлеющего разряда низкого давления в водороде и гелии // ТВТ. _ 2011. _ Т. 49. № 1. С. 3_12. ( из списка ВАК)
4. Pinaev V.A., Ulanov I.M. Investigation of electric and spectral characteristics of the low-pressure glowing discharge in longitudinal magnetic field // Proc. VII International Conference Plasma Physics and Plasma Technology. _ Minsk, Belarus, 2012. _ V. 1. pp. 238-242.
5. Ulanov I. M.,. Litvintsev A. Yu, Pinaev V.A.The effect of longitudinal magnetic field on recombination radiation of a low-pressure glow discharge in hydrogen // Proc. VI International Conference Plasma Physics and Plasma Technology. _ Minsk, Belarus, 2009. _ V. 1. pp. 5-7.
6. Пинаев В.А., Уланов И.М. Излучение тлеющего разряда в видимой области непрерывного спектра в зависимости от магнитного поля // Сборник трудов. Всероссийская научная конференция студентов физиков. _ Красноярск, 2012 г. _ Т. 1. C. 273.
7. Пинаев В.А., Уланов И.М. Излучение тлеющего разряда в видимой области непрерывного спектра в зависимости от магнитного поля // Сборник трудов. Всероссийская научная конференция студентов физиков. _ Архангельск, 2013 г. _ Т. 1. C. 252.
8. Пинаев В.А. Влияние продольного магнитного поля на рекомбинационное излучение тлеющего разряда в водороде // Сборник трудов. L Международная научная студенческая конференция. _ Новосибирск. 2012, _ Т. 3. C. 100.
9. Пинаев В.А. Исследование влияния анизотропии функции распределения на излучение непрерывного спектра излучения тлеющего разряда низкого давления // Сборник трудов. LI Международная научная студенческая конференция. _ Новосибирск. 2013, _ Т. 3. C. 94.