Лектор - доцент
Ирина Владимировна Мурсенкова

5-й курс, 9-й  семестр; 36 ч.

Программа спецкурса 

Введение. Применение газовых разрядов в науке и технике. Классификация газовых разрядов.

Элементарные процессы в плазме газового разряда.

  • Элементарные процессы в плазме газового разряда. Сечения столкновений и скорости протекания процессов.
  • Упругие и неупругие столкновения. Взаимодействие электронов с атомами и ионами.
  • Функция распределения электронов по скоростям. Анализ кинетического уравнения Больцмана применительно к описанию газоразрядной плазмы.
  • Направленное движение электронов и ионов в газе под действием электрического поля. Скорость дрейфа. Подвижность. Диффузионное движение электронов и ионов. Виды диффузии. Амбиполярная диффузия.
  • Элементарные процессы, вызывающие ионизацию, и их роль в плазме газового разряда. Формула Томсона. Прямая и ступенчатая ионизация. Виды процессов рекомбинации. Термодинамически равновесная концентрация электронов. Формула Саха.
  • Возбуждение при соударении нейтральных частиц с электронами. Удары второго рода. Девозбуждение атомов и молекул при соударениях с электронами.
  • Колебательные и вращательные уровни энергии.
  • Перенос излучения в низкотемпературной плазме.

Стационарные газовые разряды.

  • Несамостоятельные и самостоятельные разряды. Виды эмиссии электронов. Несамостоятельный ток с ионизационным усилением.
  • Условие развития самостоятельного разряда. Таунсендовский механизм пробоя. Закон Пашена.
  • Общее описание дуговых разрядов. Виды дуг. Электрическая дуга высокого давления.
  • Общее описание тлеющего разряда. Прикатодный слой и положительный столб тлеющего разряда. Теплопроводность. Баланс электронов в положительном столбе тлеющего разряда.
  • Неустойчивости в газоразрядной плазме. Стационарность и стабильность разряда. Контракция.
  • Механизмы искровых разрядов. Электронно-ионные лавины и стримеры. Роль фотоионизации. Стримерный механизм пробоя. Лидерная теория пробоя.
  • Физика пробоя газа при высоком давлении. Коронный разряд. Барьерный разряд.
  • Высокочастотные разряды. Сверхвысокочастотные разряды. Оптический разряд.

Импульсные разряды.

  • Физика импульсного пробоя газа. Время запаздывания. Пробой при высоких перенапряжениях.
  • Самостоятельный и несамостоятельный объемный разряд.
  • Поверхностные разряды.

 

Литература: 

  1. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. - М., Наука, 1987. 
  2. Смирнов Б.М. Физика слабоионизованного газа (в задачах с решениями). М., Наука, 1985.  
  3. Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Физика импульсного пробоя газов. М., Наука, 1991.
  4. *Словецкий Д.И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. М.: Наука, 1980. 
  5. *Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. - М., Госатомиздат, 1961.

     

Контрольные вопросы
1.      Перечислите основные типы газовых разрядов. Проведите классификацию разрядов.
2.      Опишите основные процессы в плазме газового разряда.
3.      Упругие и неупругие столкновения частиц в газоразрядной плазме.
4.      Процессы, приводящие к ионизации.
5.      Какое состояние плазмы описывает формула Саха?
6.      Типы радиационных переходов в газоразрядной плазме.
7.      Атомарные и молекулярные спектры излучения.
8.      Виды эмиссии электронов.
9.      Основные положения теории пробоя Таунсенда.
10.      Сформулируйте закон Пашена.
11.      Охарактеризуйте вольтамперные характеристики стационарных газовых разрядов.
12.      Стримерная теории пробоя газового промежутка. Лидерная теория пробоя. Развитие молнии.
13.      ВЧ- и СВЧ- разряды. Оптический разряд.
14.      Импульсные самостоятельные и несамостоятельные разряды.