ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Низковольтная дуга из "Электрические явления в газах и вакууме" Строго говоря, восстановление нарушенного режима статистической системы происходит асимптотически. Но, как и во всех подобных случаях, можно говорить о времени и о длине релаксации, имея в виду такое время и такую длину, при которых нарушение режима становится практически незаметным. При подсчёте времени или расстояния релаксации задаются уменьшением в определённое число раз отступления какоР1-либо величины от значения той же величины в невозмущённой плазме. [c.505] Какие же процессы приводят к столь быстрому восстановлению статистического режима плазмы Произведённая Ленгмюром оценка эффективности всевозможных элементарных процессов не привела к требуемому результату. Поэтому он высказал предположение, что быстрому восстановлению равновесного режима плазмы способствуют возникающие в плазме электрические колебания. Однако более детальные подсчёты вскоре показали, что и высокочастотными колебаниями нельзя количественно объяснить наблюдаемые на опыте малые значения времени и расстояния релаксации плазмы. Тогда Ленгмюр пришёл к мысли [1572], что действующим механизмом здесь является взаимодействие электронов с микрополями плазмы, благодаря которому постоянно происходит изменение направления и ско рости движения электрона. Длина свободного пути электрона в плазме становится очень малой, и электрон как бы претерпевает очень большое число столкновений. Габор [1571] облёк эту мысль в форму математической теории. Но теория Габора вызвала ряд возражений и в конечном итоге также оказалась недостаточной. В настоящее время количественное объяснение малого расстояния релаксации возможно на основе упомянутой выше теории Л. А. Власова [1570]. [c.505] В котором разряд происходит. В низковольтной дуге разряд поддерживается при потенциале, более низком, чем ионизационный потенциал газа. Если потенциал горения ниже не только ионизационного потенциала газа, но и его первого потенциала возбуждения, то это — случай аномальной низковольтной дуги. Если потенциал горения лежит в пределах между первым потенциалом возбуждения и ионизационным потенциалом, то такая низко-Больтная дуга называется нормальной. Для иллюстрации приводим в таблице 35 цифры, характеризующие явления низковольтной дуги в различных газах. [c.506] В низковольтной дуге наблкедается возникновение колебаний [1659]. Около катода в низковольтной дуге всегда существует отрицательный пространственный заряд, так как в этой дуге полный ток термоэлектронной эмиссии с катода всегда больше разрядного тока, и часть электронов, эмиттированных катодом, возвращается обратно на катод. При напряжении на аноде, достаточном для ионизации газа, положительные ионы рассеивают отрицательный пространственный заряд у катода, и анодный ток увеличивается. Это увеличение то а увеличивает падение потенциала во внешней цепи разряда. В результате напряжение на трубке уменьшается настолько, что ионизация газа прекращается. Тогда вновь увеличивается отрицательный пространственный заряд около катода, ток на анод уменьшается, потенциал анода возрастает, ионизация вновь появляется, и весь процесс повторяется. Частота этих колебаний не следует формуле Томсона и определяется в первую очередь режимом дуги. Частота уменьшается с повышением накала катода и с повышением давления газа. [c.506] Возможность существования нормальных низковольтных дуг может быть объяснена явлением ступенчатой ионизации, а также колебательным режимом дуги. Действительно, прибор постоянного тока, которым определяется разность потенциалов между анодом и катодом, показывает в случае колебательного режима лишь некоторое среднее значение потенциала анода по отношению к катоду. [c.507] В отдельных фазах колебания этот потенциал может быть больше ионизационного потенциала газа, что и ведёт каждый раз к возникновению разряда, кажущегося непрерыйным вследствие высокой частоты колебаний. [c.507] Сл П1ай аномальной низковольтной дуги сводится к только что рассмотренному при наличии колебаний, при которых напряжение на аноде не достигает величины ионизационного потенциала, но в некоторые фазы колебания бывает больше наименьшего потенциала возбуждения газа и . Точно так же случай аномальной дуги сводится к случаю нормальной, если в дуге существует такое распределение потенциала, как иллюстрированное на рисунке 214. [c.507] Вид характеристики низковольтной дуги очень сильно зависит от условий внешнего контура разрядной трубки. Типичные примеры характеристик низковольтной дуги приведены на рисунках 215 и 216. Кривая рисунка 215 имеет резко выраженную падающую часть ВС и далее неустойчивую соответствующую колебательному режиму разряда часть О. На кривой рисунка 216 показано явление гистерезиса тока и различие между величиной наименьшего потенциала горения 1] и потенциала зажигания В низковольтной дуге весь разрядный промежуток представляет собой газоразрядную плазму, за исключением сравнительно тонких слоёв пространственного заряда около каждого из электродов. [c.507] Рнс 215. Характеристика низковольтной дуги. [c.508] Ленгмюр [1601] исследовал разряды с раскалённым катодом в парах ртути ори помощи метода зондов и вывел из анализа зондовых характеристик заключение, что в этом случае в плазме при низких давлениях газа налицо три рода электронов. Первичные, или быстрые, электроны эмиттируются като-С дом, приобретают большие скорости, проходя в катодном слое катодное падение потенциала, и лишь постепенно теряют эти скорости при столкновениях с атомами или молекулами в плазме. На это поступательное движение электронов нало-л ено беспорядочное движение с максвелловским распределением скоростей. Вторичные электроны представляют собой первичные. [c.508] Так как очень трудно понять, каким образом могут одновременно сз ществовать три группы электронов с различными средними скоростями, то справедливость заключений, сделанных Ленгмюром из хода наблюдённых им характеристик, оспаривается. Осторожнее и, повидимому, ближе к действительности — толковать дальнейшие изломы логарифмической характеристики не как наличие двух групп с различной средней скоростью максвелловского распределения, а просто как результат распределения электронов, отличающегося от максвелловского. [c.510] Как показали зондовые измерения, проведённые Родиным, в длинной разрядной трубке на различных расстояниях от катода ход логарифмической характеристики электронного тока на зонд постепенно сглаживается по мере удаления от катода [1603]. На некотором достаточно большом расстоянии от катода эта логарифмическая характеристика электронного тока представляет собой прямую. На более близких расстояниях от катода, на которых первичные электроны ещё не потеряли своей избыточной энергии, общее распределение скоростей среди электронов плазмь сильно отличается от максвелловского, и это приводит к иска жению прямолинейного вида логарифмической характеристики. [c.510] При уменьшении сопротивления внешней цепи разрядный ток в разряде с искусственно подогретым катодом становится больше того тока насыщения, который может дать при данной температуре катод, и разрядный ток может поддерживаться только при наличии на катоде, кроме термоэлектронной эмиссии, ещё и процессов, охватываемых коэффициентом поверхности ионизации у Таунсенда. В этом случае говорят о несвободном режиме катода. Режим катода, соответствующий случаю, когда разрядный ток меньше возможного эмиссионного тока катода, называется свободным режимом. При несвободном режиме катодное падение потенциала становится больше, чем при свободном режиме, и увеличивается с увеличением тока. Разряд более не представляет собой низковольтной дуги. Несвободный режим ведёт к перегреву катода и особенно гибельно действует на оксидные катоды. О низковольтной дуге смотрите [2492, 2496]. [c.510] По различным вопросам изучения плазмы смотрите также [1597, 1605—1607, 1616—1626, 1634 1647, 1654, 1658, 1665, 1668, 1671 — 1679, 1684—1689]. [c.510] Вернуться к основной статье