1. Для трьох–п’яти різних значень розрядного струму (в межах від 100 до 500 мA), який регулюється резистором R, зняти зондові характеристики . Особливо детально, з кроком 0,2 В, знімати в межах від до +(2…3) В.
2. Для визначення внеску іонного струму в сумарний зондовий струм побудувати зондові характеристики для ділянки , тобто в області від максимально від’ємних напруг на зонді до нуля. Це виконується наступним чином.
Оскільки при на зонд йде не тільки електронний струм, але й протилежний за знаком струм позитивних іонів, то для того, щоб знайти силу електронного струму, треба до значень повного струму додати абсолютну величину струму позитивних іонів при заданому . Цю величину можна отримати, екстраполюючи лінійно зондовий струм із області, де переважає іонний струм, в область, де переважає електронний струм (пунктирна пряма на рис.6).
3. Для визначення температури електронів побудувати залежність для всіх струмів розряду на участку +(2…3) B. Згідно (22), маємо
. (28)
Таким чином, на графіку в області виявляється лінійна ділянка АВ (рис.7), тангенс кута нахилу якої дорівнює . Ця ділянка напівлогарифмічної характеристики дає можливість визначити електронну температуру
|
|
. (29)
Обробку результатів (нахил прямої АВ) і розрахунок похибки визначення виконати за методом найменших квадратів.
4. Визначити потенціал плазми . Потенціал плазми відносно аноду в місці розташування зонда визначається за точкою вигину на залежності (рис.7). У першому наближенні цю точку можна знайти на перетині прямих АВ і ВС, оскільки звичайно ділянка графіка, який відповідає насиченню електронного струму, є прямою. Точність визначення потенціалу в даній точці плазми за методом зондових характеристик оцінюється в 1В.
Рис.7. Залежність логарифму електронного струму від напруги на зонді
5. Визначити значення , і , розрахувати за формулою (26) температуру іонів .
6. Для визначення концентраці електронів знайти значення електронного струму на зонд при і, скориставшись формулою (27), розрахувати
. (30)
Відмітимо, що зондова діагностика плазми має багато джерел похибок.
Контрольні запитання і завдання
1. Що називається плазмою? Методи одержання плазми.
2. Вивести і обґрунтувати умову запалювання самостійного газового розряду.
3. У чому сутність зондового методу діагностики плазми?
4. Що таке радіус екранування Дебая? Чим визначається конструкція і розміри зонда?
5. Поясніть вольт-амперну характеристику пристрою для створення плазми.
6. Чим відрізняється газорозрядна плазма низького тиску від ізотермічної?
7. Що таке плаваючий потенціал?
|
|
Література
Калашников С.Г. Электричество. – М., 1977.
Левитський С. М. Вступ до фізичної електроніки. К., 2001.
Сивухин Д.В. Общий курс физики: В 5 т. – Т.3,“Электричество”.– М.,1979.
Лабораторна робота № 9