Физика газового разряда (Райзер Юрий Петрович) ; ИД Интеллект, 2009

Предисловие к третьему изданию
Предисловие к первому изданию
Глава 1. Введение
1.1. Что изучает физика газового разряда
1.2. Типичные разряды в постоянном
электрическом поле
1.3. Классификация разрядных процессов
1.4. Коротко об истории исследования разрядов
Часть I. Элементарные процессы и элементы
разрядных процессов
Глава 2. Упругие столкновения электронов и ионов
с атомами, молекулами и друг с другом
2.1. Основные понятия физики атомных
столкновений и кинетической теории газов
2.1.1. Упругие и неупругие удары
2.1.2. Эффективное сечение
2.1.3. Частота столкновений
2.1.4. Длина свободного пробега
2.1.5. Вероятности различных пробегов
2.1.6. Числа столкновений при нормальных
условиях
2.2. Сечения рассеяния электронов нейтральными
атомами и молекулами
2.3. Потери импульса и энергии электронов
2.3.1. Дифференциальное сечение и угловое
распределение рассеяния
2.3.2. Транспортное сечение и потери импульса
2.3.3. Упругие потери энергии
2.4. Упругое рассеяние по классической механике
2.4.1. Приведенная масса
2.4.2. Система центра масс
2.4.3. Относительное движение
2.4.4. Максвелловское распределение по
относительным скоростям
2.4.5. Дифференциальное сечение
2.4.6. Расходимость полного сечения
2.5. Обмен импульсом и энергией в общем случае
упругого рассеяния
2.5.1. Потеря импульса
2.5.2. Транспортное сечение для столкновения
частиц сравнимой массы
2.5.3. Обмен энергией
2.5.4. Релаксация в поступательных степенях
свободы газа
2.6. Столкновения ионов с нейтральными
частицами
2.6.1. Поляризационное сечение
2.6.2. Взаимодействие с дипольными молекулами
2.7. Резонансная перезарядка
2.8. Кулоновские столкновения заряженных частиц
2.8.1. Формула Резерфорда
2.8.2. Интеграл транспортного сечения
2.9. Экранирование зарядов в плазме и дебаевский
радиус
2.9.1. Потенциал вокруг заряда в плазме
2.9.2. Дебаевский радиус
2.9.3. Идеальность плазмы
2.10. Столкновения заряженных частиц
(продолжение)
2.10.1. Кулоновский логарифм
2.10.2. Частоты столкновений и длины пробега
2.10.3. Обмен энергией и релаксация
Глава 3. Неупругие столкновения электронов с
атомами и молекулами
3.1. Ионизация
3.1.1. Потенциалы и сечения ионизации
3.1.2. Формула Томсона
3.1.3. Ионизация возбужденных атомов
3.1.4. Ионизация ионов
3.2. Возбуждение и дезактивация электронных
состояний
3.2.1. Схемы уровней
3.2.2. Метастабильные и резонансные уровни
3.2.3. Сечения возбуждения
3.2.4. Принцип детального равновесия
3.2.5. Сечение дезактивации
3.3. Возбуждение молекулярных колебаний
3.3.1. Адиабатические и резкие удары
3.3.2. Квантовая трактовка
3.3.3. Возбуждение через захват
3.4. Возбуждение вращений молекул
3.5. Диссоциация молекул
3.6. Замечания о возбуждении и ионизации ионами
Глава 4. Дрейф, энергия и диффузия заряженных
частиц в постоянном поле
4.1. Дрейф электронов в слабоионизованном газе
4.1.1. Уравнение усредненного движения
4.1.2. Скорость дрейфа
4.1.3. Подвижность
4.1.4. Подобие, результаты измерений, дрейф в
смесях газов
4.2. Проводимость ионизованного газа
4.2.1. Слабоионизованная плазма
4.2.2. Сильноионизованная плазма
4.2.3. Почему электрон-электронные столкновения
не вносят вклада в электрическое сопротивление
4.3. Энергия электронов
4.3.1. Джоулево тепло
4.3.2. Среднее приобретение энергии электроном в
одном эффективном столкновении
4.3.3. Истинные изменения энергии электрона при
столкновениях
4.3.4. Уравнение баланса энергии электрона
4.3.5. Средняя энергия
4.3.6. Соотношение между хаотической и
дрейфовой скоростями
4.3.7. Релаксация энергии; критерии постоянства и
однородности поля
4.4. Диффузия электронов
4.4.1. Диффузионный поток и уравнение
непрерывности
4.4.2. Соотношение между коэффициентами
диффузии, подвижностью и средней энергией
4.4.3. Нахождение коэффициентов диффузии
4.4.4. Продольная и поперечная диффузия
электронов
4.5. Ионы
4.5.1. Подвижность в несильных полях
4.5.2. Энергия ионов
4.5.3.Дрейф в сильных полях
4.5.4. Коэффициенты диффузии при умеренных
значениях Е/р
4.5.5. Продольная и поперечная диффузия
4.6. Амбиполярная диффузия
4.6.1. Коэффициент амбиполярной диффузии
4.6.2. При каких условиях диффузия амбиполярна
4.6.3. Определение понятия "плазмы"
4.7. Протекание электрического тока в плазме в
присутствии продольных градиентов плотности
зарядов
4.7.1. Уравнение непрерывности для
электричества
4.7.2. Диффузионный ток и искажение поля
градиентами
4.7.3. Уравнение для плотности плазмы
4.7.4. Критерий электронейтральности
4.7.5. Амбиполярный поток зарядов вдоль
неоднородного поля
4.8. Гидродинамическое описание электронов
4.8.1. Уравнения непрерывности и движения
4.8.2. Уравнение энергии
4.8.3. Плазма с током
4.9. Движение зарядов в газе в присутствии
магнитного поля
4.9.1. Дрейф в электрическом поле
4.9.2. Проводимость и ток Холла
4.9.3. Диффузия
Глава 5. Образование и гибель заряженных частиц
в газе
5.1. Различные механизмы и их роль в условиях
газового разряда
5.1.1. Рождение электронов и положительных
ионов
5.1.2. Электрон-ионная рекомбинация
5.1.3. Отрицательные ионы
5.1.4. Ион-ионная рекомбинация
5.1.5. Диффузионный уход зарядов к стенкам
разрядного сосуда
5.2. Ионизация электронным ударом в
электрическом поле
5.2.1. Частота ионизации
5.2.2. Электронная лавина
5.2.3. Частота ионизации при максвелловском
спектре
5.2.4. Ионизация в однородном поле
5.2.5. Связь между частотой ионизации и
ионизационным коэффициентом
5.2.6. Экспериментальное определение скорости
ионизации
5.2.7. Эмпирическая формула для ионизационного
коэффициента
5.2.8. Очень сильные поля
5.2.9. Оптимальные условия ионизации
5.3. Фотоионизация
5.4. Ионизация при столкновении возбужденного
атома с атомом или молекулой
5.4.1. Резонансно-возбужденные атомы
5.4.2. Метастабильные атомы - эффект Пеннинга
5.4.3. Ассоциативная ионизация
5.5. Термодинамически равновесная плотность
электронов
5.6. Рекомбинация электронов и положительных
ионов
5.6.1. Закон рекомбинации
5.6.2. Фоторекомбинация
5.6.3. Рекомбинация в тройных столкновениях с
участием дополнительного электрона и
образованием атома в основном состоянии
5.6.4. Ударно-радиационная рекомбинация в
тройных столкновениях
5.6.5. Сопоставление фото- и тройной
ударно-радиационной рекомбинации
5.6.6. Ударно-радиационная рекомбинация с
участием атомов
5.6.7. Диэлектронная рекомбинация
5.6.8. Диссоциативная рекомбинация
5.7. Образование молекулярных ионов в атомарных
газах
5.8. Прилипание электронов к атомам и молекулам
5.8.1. Термодинамически равновесные плотности
отрицательных ионов
5.8.2. Фотоприлипание
5.8.3. Прилипание в тройных столкновениях с
участием молекул
5.8.4. Прилипание к сложным молекулам
5.8.5. Диссоциативное прилипание
5.8.6. Прилипание в тройных столкновениях с
участием электрона
5.8.7. Коэффициент прилипания в постоянном поле
5.9. Освобождение электронов из отрицательных
ионов
5.9.1. Электронные удары
5.9.2. Отлипание при столкновениях с атомами и
молекулами
5.10. Рекомбинация положительных и
отрицательных ионов
5.10.1. Рекомбинация в парных столкновениях
5.10.2. Тройные столкновения при средних
давлениях
5.10.3. Высокие давления
5.11. Диффузионные потери зарядов
5.11.1. Частота диффузионных уходов
5.11.2. Пространственные распределения
плотности электронов
5.11.3. Характерная диффузионная длина
Глава 6. Испускание электронов твердыми телами
6.1. Электроны проводимости в металле
6.1.1. Температура вырождения
6.1.2. Распределение Ферми
6.1.3. Работа выхода
6.1.4. Аналогия со связью в атоме
6.2. Термоэлектронная эмиссия
6.2.1. Эмиссионный ток насыщения
6.2.2. Эффективные термокатоды
6.2.3. Влияние внешнего поля на работу выхода
6.3. Эмиссия электронов под действием частиц
6.3.1. Ионно-электронная эмиссия
6.3.2. Потенциальное вырывание электронов
возбужденными атомами
6.3.3. Фотоэлектронная эмиссия
6.3.4. Вторичная электронная эмиссия
6.4. Эффективный коэффициент вторичной эмиссии
в разряде
6.4.1. Влияние вторичной эмиссии на усиление тока
первичных электронов
6.4.2. Вклад вторичной фотоэмиссии
6.4.3. Результаты измерений у. Положительные
ионы или фотоны?
6.5. Вырывание электронов из тела сильным
электрическим полем
6.5.1. Автоэлектронная эмиссия
6.5.2. Термоавтоэлектронная эмиссия
6.6. Элементарный ток в цепи, содержащей
разрядный промежуток
Глава 7. Взаимодействие электронов
ионизованного газа с переменными электрическими
полями и электромагнитными излучениями
7.1. Колебания электронов в осциллирующем поле
7.1.1. Свободные колебания
7.1.2. Влияние столкновений
7.1.3. Дрейфовые колебания
7.2. Энергия электронов
7.2.1. Бесстолкновительное движение
7.2.2. Приобретение энергии от поля
7.2.3. Баланс энергии электрона
7.2.4. Средняя установившаяся энергия
7.2.5. Истинные изменения энергии электрона при
столкновениях
7.2.6. Почему электрон-электронные столкновения
не приводят к диссипации энергии поля
7.3. Основные уравнения электродинамики
сплошных сред
7.3.1. Уравнения Максвелла
7.3.2. Токи смешения, поляризации, проводимости
зарядов
7.3.3. Разложение на гармоники
7.3.4. Уравнение связи для гармонических
компонент
7.3.5. Уравнение закона сохранения энергии
7.4. Высокочастотные проводимость и
диэлектрическая проницаемость плазмы
7.4.1. Вычисление ow и ew
7.4.2. Предел "больших" частот
("бесстолкновительная" плазма)
7.4.3. Статический предел
7.4.4. Почему у диэлектриков обычно е > I, а у
плазмы е < I
7.5. Распространение электромагнитных волн в
плазме
7.5.1. Комплексная диэлектрическая
проницаемость
7.5.2. Плоская электромагнитная волна
7.5.3. Показатели преломления и затухания волны
7.5.4. Закон ослабления потока энергии
7.5.5. Коэффициент поглощения волны в плазме
7.5.6. Квазистационариое поле и скин-слой
7.6. Полное отражение электромагнитной волны от
плазмы
7.6.1. Непоглощающая среда с отрицательной
диэлектрической проницаемостью
7.6.2. Критическая плотность электронов
7.7. Плазменные колебания и волны
7.7.1. Плазменная частота
7.7.2. Волны
7.7.3. Затухание Ландау
7.8. Обмен квантами между полем излучения и
свободными электронами в газе
7.8.1. Классический и квантовый подходы к
проблеме взаимодействия
7.8.2. Интенсивность излучения, коэффициенты
поглощения, вынужденного и самопроизвольного
испускания
7.8.3. Принцип детального равновесия и
соотношения между коэффициентами
7.8.4. Результирующее поглощение световой
волны
7.8.5. Приобретение энергии электроном
7.9. Полуклассический способ нахождения
квантовых коэффициентов
7.9.1. Тормозное излучение
7.9.2. Закон Кирхгофа
7.9.3. Квантовые коэффициенты
7.10. Фактические границы применимости
классического подхода к эффектам
взаимодействия
7.10.1. Предельный переход от квантовой теории
к
классической
7.10.2. Критерий применимости формул
классической теории
7.10.3. Статистическая трактовка классического
выражения в сугубо квантовом случае
Глава 8. Излучение и поглощение света плазмой
8.1. Типы радиационных переходов
8.2. Тормозное излучение при столкновениях
электронов с ионами
8.3. Рекомбинационное излучение
8.3.1. Сечение фотозахвата
8.3.2. Излучательная способность
8.3.3. Усреднение спектральной функции
8.4. Полное испускание в непрерывном спектре
8.4.1. Спектральная излучательная способность
8.4.2. Уточнения
8.4.3. Интегральное излучение
8.5. Поглощение в непрерывном спектре
8.5.1. Тормозное поглощение
8.5.2. Сечение фотоионизации
8.5.3. Полный коэффициент поглощения
8.5.4. Квантовая форма закона Кирхгофа
8.6. Излучение спектральных линий
8.6.1. Вероятности радиационных переходов
8.6.2. Классическая модель излучающего атома
8.6.3. Естественные ширина и форма линии
8.6.4. Уширение линий
8.6.5. Сдвиг границы серии
8.6.6. Излучательная способность
8.7. Селективное поглощение
8.7.1. Эффективное сечение поглощения в линии,
уширенной столкновениями
8.7.2. Площадь "классической" линии
8.7.3. Сила осциллятора
8.8. Молекулярные спектры
8.9. Перенос излучения, выход его из плазменного
объема, радиационные потери
8.9.1. Уравнение переноса излучения
8.9.2. Интенсивность на выходе из тела
8.9.3. Прозрачное тело
8.9.4. Абсолютно черное тело
8.9.5. Самопоглощение
8.9.6. Степень черноты
8.9.7. Суммарные спектры и интегральное
излучение
8.9.8. Лучистый теплообмен
8.10. Принцип действия лазера
8.10.1. Инверсия и усиление
8.10.2. Условие генерации
8.10.3. Температура лазерного излучения
Часть II. Фундаментальные методы
теоретического и экспериментального
исследования разрядной плазмы
Глава 9. Кинетическое уравнение для электронов в
слабоионизованном газе, находящемся в поле
9.1. Описание электронных процессов при помощи
функции распределения по скоростям
9.2. Формулировка кинетического уравнения
9.2.1. Уравнение баланса числа частиц
9.2.2. Теорема Лиувилля
9.2.3. Уравнение баланса применительно к
электронам в поле
9.2.4. Разделение столкновений на упругие и
неупругие
9.2.5. Интеграл столкновений
9.3. Приближение для угловой зависимости
функции распределения
9.3.1. Симметричная и асимметричная части
функции распределения
9.3.2. Уравнения для функций f0, f1
9.4. Уравнение для энергетического спектра
электронов
9.4.1. Приближенное интегрирование уравнения
для f1
9.4.2. Уравнение для функции f0
9.4.3. Уравнение для функции n(e)
9.4.4. Диффузионный характер уравнения
9.4.5. Учет упругих потерь
9.4.6. Слагаемое неупругих столкновений
9.4.7. Пространственная диффузия электронов
9.5. Критерии справедливости уравнения для
спектра
9.5.1. По величине поля
9.5.2. По частоте поля
9.5.3. По пространственной однородности
9.5.4. По степени ионизации
9.6. Сравнение некоторых выводов, вытекающих
из кинетического уравнения, с результатами
элементарной теории
9.6.1. Проводимость и диэлектрическая
проницаемость
9.6.2. Скорость изменения средней энергии
спектра
9.6.3. Законы подобия
9.7. Стационарный спектр электронов в поле при
действии упругих потерь и влияние неупругих
9.7.1. Что дает элементарная теория?
9.7.2. Решение кинетического уравнения (9.23)
9.7.3. Распределение Дрюйвестейна
9.7.4. Влияние неупругих потерь на "хвост"
энергетического спектра и скорость ионизации
9.8. Численные расчеты для азота и воздуха
9.8.1. Колебательно-невозбужденные газы
9.8.2. Колебательно-возбужденный азот
9.9. Пространственно неоднородные поля
произвольной силы
9.10. Квантовое уравнение для электронного
спектра и переход к классике
9.10.1. Формулировка уравнения
9.10.2. Диффузионное приближение
9.10.3. Предельный переход
Глава 10. Электрические зонды
10.1. Введение. Схема эксперимента
10.2. Вольт-амперная характеристика одиночного
зонда
10.3. Теоретические основы диагностики
разреженной плазмы по электронному току
10.3.1. Электронная температура
10.3.2. Ток насыщения; потенциал и плотность
зарядов в плазме
10.3.3. Критерий "разреженности" плазмы
10.3.4. Нахождение функции распределения
электронов
10.3.5. Применимость теории крутой части ВАХ к
зондам малых размеров
10.3.6. Почему не насыщается ток на маленький
зонд?
10.4. Техника измерения функции распределения
10.4.1. Наложение небольшого переменного
напряжения
10.4.2. Пример результатов
10.5. Ионный ток на зонд в разреженной плазме
10.5.1. Ток насыщения
10.5.2. Измерение плотности зарядов в плазме
10.5.3. Плавающий потенциал
10.6. Ток в вакуумном диоде и слой
пространственного заряда около заряженного тела
10.6.1. Ток в вакуумном промежутке, ограниченный
действием пространственного заряда
10.6.2. Оценка толщины плоского слоя
10.7. Двойной зонд
10.7.1. Характеристика
10.7.2. Измерение параметров плазмы
10.7.3. Измерение электрического поля
10.8. Зонд в плазме повышенного давления
10.8.1. Приближенное равновесие в электронном
газе
10.8.2. Пространственное распределение
плотности зарядов и потенциала в
квазинейтральной области вокруг отрицательного
зонда
10.8.3. Ионный ток насыщения и оценка плотности
зарядов в плазме
10.8.4. Об оценке электронной температуры по
электронному току на зонд
10.8.5. Слой положительного пространственного
заряда
10.8.6. Плавающий потенциал и измерение
распределения потенциала
Часть III. Разряды разных типов
Глава 11. Пробой газов в полях различных
частотных диапазонов
11.1. Сущность явления
11.2. Пробой и зажигание самостоятельного
разряда в постоянном однородном поле при не
слишком больших произведениях давления на
длину промежутка
11.2.1. Несамостоятельный ток в разрядном
промежутке
11.2.2. Условие зажигания самостоятельного
разряда
11.2.3. Протекание процесса пробоя во времени
11.2.4. Потенциал зажигания
11.2.5. Пробивающие поля в воздухе и других
электроотрицательных газах атмосферного
давления в случае не слишком длинных
промежутков; предельные рd для таунсендовского
механизма пробоя
11.2.6. Пробой вакуумных промежутков
11.3. Эксперименты по пробою в СВЧ-полях
11.3.1. Постановка опытов
11.3.2. Результаты измерений
11.3.3. Heg-газ
11.4. Интерпретация результатов экспериментов
по СВЧ-пробою на основе элементарной теории
11.4.1. Уравнение кинетики ионизации
11.4.2. Стационарный критерий пробоя
11.4.3. Низкие давления
11.4.4. Высокие давления
11.4.5. Положение минимума
11.4.6. Неупругие потери; молекулярные,
электроотрицательные газы
11.4.7. Близость пороговых величин в постоянном и
переменных полях при высоких давлениях и
зависимость их от размеров
11.5. Вычисление частот ионизации и порогов
пробоя на основе кинетического уравнения
11.5.1. Вывод уравнения кинетики из
кинетического уравнения
11.5.2. Разделение переменных
11.5.3. Уравнение для спектральной функции
11.5.4. Законы подобия
11.5.5. Постановка упрощенной задачи о влиянии
неупругих потерь на частоту ионизации
11.5.6. Результаты решения
11.5.7. Сравнение вычисленных частот ионизации
и
порогов пробоя с экспериментом
11.6. Оптический пробой
11.6.1. Постановка опытов
11.6.2. Результаты экспериментов
11.6.3. Пороги пробоя атмосферного воздуха
11.6.4. Многоквантовый фотоэффект
11.6.5. Нестационарный критерий пробоя
11.6.6. Расчеты пороговых полей
11.6.7. Мост между СВЧ и светом
11.6.8. Длинная искра
11.7. Способы возбуждения высокочастотного
поля
в разрядном объеме
11.8. Пробой в полях высокочастотного и
низкочастотного диапазонов
11.8.1. Амплитуда колебаний электронов мала;
столкновений много
11.8.2. Амплитуда колебаний сравнима с размерами
промежутка; столкновений много
11.8.3. Широкий диапазон частот, включая низкие;
столкновений много
11.8.4. Пробой "вакуума"
Глава 12. Стабильный тлеющий разряд
12.1. Общая структура и внешний вид
12.1.1. Отличительные черты
12.1.2. Разрядные устройства
12.1.3. Картина свечения
12.1.4. Изменение условий
12.1.5. Распределения параметров по длине
12.1.6. Качественная интерпретация картины
свечения
12.1.7. Направляющее действие зарядов,
оседающих на стенках
12.2. Вольт-амперная характеристика разряда
между электродами
12.2.1. Нагрузочная прямая
12.2.2. Темный таунсендовский разряд
12.2.3. Тлеющий разряд
12.3. Темный разряд и роль пространственных
зарядов в образовании катодного слоя
12.3.1. Распределение зарядов в слаботочном
темном разряде
12.3.2. Искажение внешнего поля
12.3.3. Предельный ток существования темного
разряда
12.3.4. Условие самоподдержания разряда в
плоском промежутке в случае неоднородного поля
12.3.5. Что происходит с напряжением в
результате действия пространственного заряда
12.4. Катодный слой
12.4.1. Что дает катодный слой
12.4.2. Вольт-амперная характеристика
12.4.3. Нормальные катодное падение и плотность
тока
12.4.4. Аномальный разряд
12.4.5. В каком диапазоне токов существует
нормальный разряд
12.4.6. Поднормальный разряд
12.4.7. Затрудненный разряд
12.4.8. Нормальный разряд и принцип минимума
мощности
12.4.9. Механизм установления нормальной
плотности тока
12.4.10. Расширение токового пятна на катоде
12.4.11. Нелокальный характер электронного
спектра и ионизационного коэффициента в
катодном слое
12.5. Области отрицательного свечения и темного
фарадеева пространства
12.5.1. Определяющая роль энергичных
электронов, поступающих из катодного слоя
12.5.2. Данные зондовых измерений
12.5.3. Роль электронной диффузии
12.5.4. Основные факторы, определяющие
продольную структуру разряда и результаты ее
численного моделирования
12.5.5. Разряд с полым катодом
12.6. Положительный столб
12.6.1. Его предназначение; причинные связи
12.6.2. Баланс числа зарядов в газах без
прилипания
12.6.3. Поле в столбе и ВАХ
12.6.4. Электронная температура и ее связь с
полем
12.6.5. Почему степень ионизации в
слабоионизованной газоразрядной плазме сильно
неравновесна
12.6.6. Неоднородный плазменный столб
12.7. Влияние нагрева газа на поле и ВАХ
положительного столба
12.7.1. Теплопроводностный вывод джоулева
тепла
12.7.2. Конвективный теплоотвод
12.7.3. Баланс энергии газа
12.7.4. Падаюшая ВАХ
12.7.5. Устойчивое и неустойчивое состояния
12.7.6. Температура газа и масштабы
электрических параметров в диффузном тлеющем
разряде
12.7.7. Состояние газа и механизмы ионизации в
положительном столбе разряда в азоте
12.8. Плазма электроотрицательных газов
12.8.1. Разряд, контролируемый прилипанием
12.8.2. Зарядовая кинетика при действии
отлипания
12.8.3. Эффективный коэффициент рекомбинации
12.8.4. ВАХ; зарядовый состав плазмы и скорость
отлипания
12.9. Разряд в быстром потоке газа
12.9.1. Турбулентный вынос зарядов к стенкам
12.9.2. Конвективный вынос зарядов
12.9.3. Влияние на накопление активных в
отношении отлипания молекул
12.10. Анодный слой
12.10.1. Рождение ионов
12.10.2. Падение потенциала и плотность тока
12.10.3. Пронизывают ли положительный столб
ионы, рожденные в анодном слое?
Глава 13. Неустойчивости тлеющего разряда и их
последствия
13.1. От чего возникают и к чему приводят
неустойчивости?
13.1.1. Феноменологический признак устойчивости
или неустойчивости
13.1.2. Стабилизирующие и дестабилизирующие
факторы
13.1.3. Продольные и поперечные неоднородности
и их результаты
13.1.4. Принципы анализа на устойчивость
13.2. Квазистационарные параметры
13.2.1. "Быстрые" и "медленные" процессы
13.2.2. Временные масштабы различных процессов
13.2.3. Квазистационарность тока
13.2.4. Квазистационарность электронной
температуры
13.2.5. Нарушения квазистационарности Те
13.3. Возмущения поля и электронной температуры
в условиях ее квазистационарности
13.3.1. Потенциальность поля
13.3.2. Поперечные неоднородности
13.3.3. Связь продольных возмущений Те, Е и ne
13.4. Ионизанионно-перегревная неустойчивость
13.4.1. Порог и инкремент
13.4.2. Молекулярный газ с замедленной
колебательной релаксацией
13.4.3. Стабилизирующее действие ионизации
внешним источником
13.4.4. Повышенная устойчивость разрядов в
переменных полях
13.5. Прилипательная неустойчивость
13.5.1. Устойчивость разряда, контролируемого
прилипанием
13.5.2. Механизм неустойчивости
13.5.3. Инкремент
13.5.4. Домены
13.6. Некоторые другие часто действующие
дестабилизирующие факторы
13.6.1. Ступенчатая ионизация
13.6.2. Максвеллизация электронов
13.6.3. Удары второго рода
13.7. Страты
13.7.1. Наблюдения
13.7.2. Условия возникновения
13.7.3. Теория ионизационных волн малой
амплитуды
13.7.4. Почему страты движутся
13.7.5. Оценка скорости и частоты страт
13.7.6. Страты большой амплитуды
13.7.7. Эксперимент и его интерпретация
13.7.8. Чем "выгодно" стратифицированное
состояние?
13.8. Контракция положительного столба
13.8.1. Результаты эксперимента
13.8.2. Что необходимо для возникновения
контракции
13.8.3. Механизмы нелинейного рождения
13.8.4. Контракция в разряде с потоком
13.8.5. Шнур и дуга
Глава 14. Дуговые разряды
14.1. Определение и отличительные признаки дуги
14.2. Виды дуг
14.2.1. Дуга с горячим термоэмиссионным катодом
14.2.2. Дуги с внешним накалом катода
14.2.3. Дуги с "холодным" катодом и катодными
пятнами
14.2.4. Вакуумная дуга
14.2.5. Дуга высокого давления
14.2.6. Дуга сверхвысокого давления, р > 10 атм
14.2.7. Дуги низкого давления
14.2.8. Особые виды
14.3. Зажигание дуги
14.3.1. Способы инициирования
14.3.2. Переход из тлеющего разряда в дуговой
14.3.3. Кратковременное прерывание тока
14.3.4. Дуга переменного тока
14.4. Угольная дуга в свободном воздухе
14.5. Прикатодные процессы и дуге с горячим
катодом
14.5.1. Назначение катодного слоя
14.5.2. Структура катодного слоя
14.5.3. Поле у катода
14.5.4. Баланс энергии на катоде и доля ионного
тока
14.5.5. Результаты измерений
14.5.6. Полый катод
14.6. Катодные пятна и вакуумная дуга
14.6.1. Основные экспериментальные факты
14.6.2. Состояние теории катодных пятен
14.6.3. Механизм эмиссии
14.6.4. Взрывная эмиссия
14.7. Анодная область
14.7.1. Падение потенциала
14.7.2. Анод угольной дуги
14.7.3. Баланс энергии
14.8. Дуга низкого давления с искусственным
накалом катода
14.8.1. В чем смысл газового наполнения
14.8.2. Катодный слой как вакуумный промежуток
с биполярным током, ограниченным
пространственным зарядом
14.8.3. Эксперимент
14.9. Положительный столб дуги высокого
давления (экспериментальные факты)
14.9.1. Стабилизация
14.9.2. Степень равновесности плазмы
14.9.3. Радиальные распределения температуры и
плотности электронов
14.9.4. ВАХ
14.9.5. Излучение столба
14.10. Температура плазмы и ВАХ столба дуги
высокого давления
14.10.1. Термическая ионизация
14.10.2. Уравнения столба равновесной плазмы
14.10.3. Каналовая модель и принцип минимума
мощности
14.10.4. Баланс энергии в токопроводящем канале
14.10.5. Количественное определение понятия
канала и замыкание системы уравнений каналовой
модели
14.10.6. Температура плазмы
14.10.7. Закономерности столба
14.10.8. Достижение возможно более высоких
температур
14.11. Отрыв электронной и газовой температур в
равновесной плазме
14.11.1. Уравнение баланса энергии электронов,
взаимодействующих с полем и нагретым газом
14.11.2. Критерий равновесия
14.11.3. Почему при одинаковых условиях для
поддержания равновесной плазмы требуется
меньшее поле, чем для поддержания
неравновесной?
14.11.4. Когда плазма бывает равновесной?
Глава 15. Поддержание и генерация равновесной
плазмы в разрядах различных частотных
диапазонов
15.1. Введение. Баланс энергии плазмы
15.1.1. Уравнение баланса энергии
15.1.2. Закон сохранения полного потока энергии в
стационарных статических разрядах
15.1.3. Интеграл потоков
15.2. Столб дуги в постоянном поле
15.3. Высокочастотный индукционный разряд
15.3.1. Вводные замечания
15.3.2. Уравнения разряда в длинном соленоиде
15.3.3. Индукционный нагрев материалов
15.3.4. Модель металлического цилиндра
15.3.5. Радиус плазменного проводника
15.3.6. Температура плазмы
15.3.7. Точное соотношение для температуры
15.3.8. Примеры вычислений и экспериментальные
измерения
15.3.9. Пороговые условия существования
равновесной плазмы
15.3.10. Устойчивые и неустойчивые состояния
15.4. Сверхвысокочастотные разряды
15.4.1. Разряд в волноводе
15.4.2. Разряд в резонаторе
15.4.3. Поддержание плазмы плоской
электромагнитной волной
15.4.4. Приближенное решение
15.4.5. Предел геометрической оптики
15.4.6. Предел квазистационарного поля
(ВЧ-разряд)
15.5. Непрерывный оптический разряд
15.5.1. Особенности оптического способа
поддержания плазмы
15.5.2. Схема экспериментов
15.5.3. Поглощение излучения СО,-лазера в плазме
15.5.4. Температура плазмы и пороговая мощность
15.5.5. Необходимые лазерные мощности
15.5.6. Почему в оптическом разряде получается
необычно высокая температура
15.5.7. Измерения температур и порогов
15.5.8. Двумерные расчеты и одномерная модель
15.6. Генераторы плотной низкотемпературной
плазмы - плазмотроны
15.6.1. Дуговые плазмотроны
15.6.2. ВЧ-плазмотрон
15.6.3. СВЧ-плазмотроны
15.6.4. Оптический плазмотрон
15.7. Некоторые общие черты равновесных
разрядов в потоке газа
15.7.1. Обтекание или протекание?
15.7.2. Нормальная скорость распространения
разряда
15.7.3. Течение в плазмотроне
15.7.4. Распространение разрядов
Глава 16. Искровой разряд
16.1. Общие представления
16.1.1. Внешняя картина. Искровой и коронный
разряды
16.1.2. Неприемлемость таунсендовской схемы
пробоя в случае высоких давлений, длинных
промежутков, значительных перенапряжений
16.1.3. Стримерная теория
16.1.4. Лидер
16.1.5. Что считать пробоем?
16.2. Одиночная электронная лавина
16.2.1. Числа и диффузионные пространственные
распределения зарядов
16.2.2. Видимые очертания лавины
16.2.3. Экспериментальное исследование лавин
16.2.4. Искажение поля пространственным зарядом
16.2.5. Расталкивание электронов
16.3. Понятие о стримере
16.3.1. Механизм образования
катодонаправленного стримера
16.3.2. Критерий возникновения
16.3.3. Анодонаправленный стример
16.4. Пробой в электроотрицательных газах
(воздухе) в недлинных промежутках с однородным
полем
16.4.1. Пробивающие поля
16.4.2. Элегаз
16.4.3. Размножение лавин или стример?
16.4.4. Влияние перенапряжения на механизм
пробоя
16.4.5. Влияние присутствия отрицательных ионов
на образование стримера
16.5. Искровой канал
16.5.1. Обратная волна сильного поля и ионизации
16.5.2. Расширение искрового канала
16.6. Стримерный процесс
16.6.1. Ранние модели
16.6.2. Процесс в стримерной головке как волна
ионизации
16.6.3. Оценка стримерных параметров
16.6.4. Процессы в канале и рост стримера
16.6.5. Среднее внешнее поле, нужное дтя
продвижения положительного стримера
16.6.6. Температура газа в стримерном канале
16.6.7. Отрицательный стример
16.6.8. Взаимосвязанные разнополярные стримеры
16.6.9. Стримерная вспышка
16.6.10. Возможен ли стримерный пробой?
16.7. Пробой длинных воздушных промежутков с
сильно неоднородным полем (эксперимент)
16.7.1. Влияние неоднородности поля на
пробивные напряжения
16.7.2. Влияние полярности
16.7.3. О чем говорит малость средних пробивных
полей?
16.7.4. Влияние скорости нарастания напряжения
16.7.5. Сверхдлинные промежутки
16.8. Лидерный процесс; положительный лидер
16.8.1. Почему длинная искра не может быть
простым плазменным каналом типа стримерного?
16.8.2. Структура положительного лидера
16.8.3. Стримерно-лидерный переход
16.8.4. Микроступенчатый рост и средняя скорость
положительного лидера
16.8.5. Некоторые данные о параметрах лидера,
извлеченные из экспериментов
16.8.6. Простейшая полуэмпирическая модель
роста лидера
16.8.7. Напряжение, нужное длинной искре, и
прочность длинных промежутков
16.9. Отрицательный ступенчатый лидер
16.10. Обратная волна (возвратный удар)
16.11. Молния
16.11.1. Грозовое облако
16.11.2. Методы исследования
16.11.3. Ход событий
16.11.4. Как зарождается молния
16.11.5. Несхожесть первого и последующих
лидеров
16.11.6. Возвратный удар
Глава 17. Коронный разряд
17.1. Распределения поля в простейших случаях
17.2. Зажигание короны
17.2.1. Критерии зажигания
17.2.2. Пороги зажигания в воздухе
17.2.3. Запаздывание зажигания
17.3. Перенос тока за пределами области
размножения и ВАХ
17.4. Потери на корону в высоковольтных линиях
17.5. Прерывистая корона
17.5.1. Положительное острие
17.5.2. Отрицательное острие
17.6. Нестационарная корона в естественных
условиях
17.6.1. Коронирование высоких сооружений при
грозе
17.6.2. Нестационарная сферическая корона
17.6.3. Влияние земли
17.6.4. Предельный ток бесстримерной короны
17.6.5. Замечания о влиянии короны на молнию
17.7. Корона и пробой газа постоянным полем в
сферическом и цилиндрическом промежутках
Глава 18. Высокочастотный емкостный разряд
18.1. Дрейфовые качания электронного газа
18.1.1. Вводные замечания
18.1.2. Распределения пространственного заряда,
поля и потенциала в плоском промежутке
18.2. Идеализированная модель протекания
быстропеременного тока через длинный плоский
промежуток при повышенных давлениях
18.2.1. Уравнения электрического процесса в
безэлектродном случае
18.2.2. Уравнения в случае оголенных электродов
18.2.3. Решение для случая изолированных
электродов
18.2.4. Вариант с оголенными электродами
18.3. ВАХ однородного положительного столба
18.3.1. Частота ионизации ВЧ-полем
18.3.2. Пример расчета ВАХ
18.3.3. Пример расчета электрических параметров
безэлектродного разряда
18.4. Эксперимент - о двух формах существования
ВЧЕ-разрядов и постоянном положительном
потенциале пространства
18.4.1. Скачки на кривых потенциала зажигания
18.4.2. а- и у-разряды
18.4.3. Постоянный потенциал пространства в
ВЧЕ-разряде низкого давления
18.4.4. Слаботочный и сильноточный (а и у)
ВЧЕ-разряды среднего давления
18.4.5. Область существования слаботочного
разряда
18.4.6. Безэлектродный электродный и
электродный безэлектродный разряды
18.5. Электрические процессы в непроводящем
приэлектродном слое и механизм замыкания тока
18.5.1. Что такое ток смещения
18.5.2. Поле в слоях
18.5.3. Заряды и токи
18.5.4. Реальность и символы
18.5.5. Изолированные электроды
18.6. Постоянный положительный потенциал
плазмы слаботочного разряда
18.6.1. Определение
18.6.2. Электроны совершают дрейфовые
колебания, газ заряжен
18.6.3. Влияние неоднородности распределения
ионов
18.6.4. Дрейфовые колебания, газ
электронейтрален
18.6.5. Низкие давления
18.7. Сильноточный режим
18.7.1. Общее со слаботочным
18.7.2. Сущность отличия
18.7.3. Вторичное зажигание
18.7.4. Плотность тока
18.7.5. Простейшая модель функционирования
"катодных" слоев
18.7.6. Контракция разряда и условия ее
отсутствия
18.8. Структура разряда среднего давления по
результатам численного моделирования
18.8.1. Уравнения
18.8.2. Результаты
18.8.3. Отрицательное свечение и темное
фарадеево пространство
18.9. Нормальная плотность тока в слаботочном
режиме и пределы его существования
18.9.1. Физическая причина
18.9.2. О роли нагрева газа и расширении области
существования слаботочного режима
18.9.3. Замечание о ВЧЕ-разрядах низкого
давления
18.10. Диэлектрический барьерный разряд
18.10.1. Плазменный дисплей
18.10.2. Индивидуальный разрядный импульс
18.10.3. Периодический разрядный процесс.
Оптимальный режим
18.10.4. Общий случай частичного уничтожения
поля
18.10.5. "Вольт-кулонные" характеристики
18.10.6. Анализ периодического режима на
устойчивость
18.10.7. Области устойчивых состояний на
фактических характеристиках и диапазон
допустимых рабочих напряжений
18.10.8. Барьерный разряд таунсендовского типа
18.10.9. "Копланарная" схема
Глава 19. Разряды в мощных СО2-лазерах
непрерывного действия
19.1. Принцип работы электроразрядного лазера
на
С2
19.1.1. Лазерный переход в молекуле СО2
19.1.2. Механизм создания инверсной заселенности
19.1.3. Недопустимость сильного нагрева
19.1.4. Лазерная смесь
19.2. Два типа лазеров, различающихся способом
теплоотвода
19.2.1. Лазеры с диффузионным охлаждением
19.2.2. Быстропроточные лазеры с конвективным
охлаждением
19.3. Способы борьбы с неустойчивостями
19.3.1. Задача достижения принципиального
предела по энерговкладу
19.3.2. Секционирование катода
19.3.3. Управление потоком
19.3.4. Применение несамостоятельного разряда
19.4. Пути организации разряда в больших объемах
с протоком газа
19.4.1. Поперечный самостоятельный разряд
19.4.2. Продольный самостоятельный разряд
19.4.3. Несамостоятельный разряд с ионизацией
электронным пучком
19.4.4. Комбинированный разряде постоянным и
ВЧ-полем
19.4.5. Несамостоятельный разряд с ионизацией
газа повторяющимися емкостными импульсами
19.4.6. Разряд переменного тока
19.4.7. Самостоятельный высокочастотный
емкостный разряд
Дополнение
Принцип работы магнитогидродинамического
генератора
Приложение
Некоторые константы, формулы, соотношения
между единицами, часто встречающиеся и часто
употребляемые в физике газового разряда
Список литературы