Часто применяется высокочастотный разряд (ВР). Он может возбуждаться с помощью высокочастотного генератора с частотой 107 – 1010 Гц. Электроды могут располагаться внутри трубки, а также снаружи (безэлектродный вариант). Возможно возбуждение емкостного и индуктивного разрядов. Функция распределения электронов при ВР, движение которых имеет колебательный характер, более узкая, чем при тлеющем разряде. Вследствие этого в смесях паров металлов с благородным газом (1.5 торр Kr) излучаются узкие атомные линии. Возможно получение узких линий паров всех щелочных, щелочноземельных и др. металлов. Высокочастотный разряд, обладает малыми собственными флуктуациями и применяется в лазерах для получения генерации с экстремально низкими амплитудными флуктуациями.
Используются неустановившиеся разряды – коронный, искровой. Коронный разряд возникает в неоднородных электрических полях. Ионизация есть лишь у острия, поэтому пробоя нет, свечение случайно возникает и гаснет. Искровой разряд – есть пробой, но характер пробоя нестационарный (импульсный). Траектория свечения прерывистая и зигзагообразная нить, которая может быть очень яркой (молния). Применяется и лазерная плазма – безэлектродный оптический разряд (оптический пробой). Спектр излучения – вакуумный ультрафиолет и рентгеновская область.
Спектральные свойства излучения разряда определяются типом равновесия, в условиях которого существует плазма. Если плазма находится при полном термодинамическом равновесии, то спектр ее излучения полностью определяется температурой T и совпадает с излучением черного тела, за исключением излучения тонкого поверхностного слоя. В спектре поверхностного излучения присутствуют линии атомов, входящих в состав поверхностного слоя. Примером такого излучателя является Солнце и звезды (плазма высокой плотности).
В обычных лабораторных условиях, когда концентрация частиц в плазме не очень велика реализуется состояние локального термодинамического равновесия (ЛТР). Так называется состояние плазмы, когда равновесны все функции распределения, кроме излучения и функция Планка не применима. Заселенности уровней атомов и ионов подчиняются распределению Больцмана. Если считать, что весь излученный свет покидает разряд, то спектр излучения будет суммой линий спонтанного излучения. Интенсивности линий задаются заселенностями уровней и вероятностями спонтанного испускания. Мощность спонтанного излучения будет определяться соотношением:
(6.1)
Параметры gm и g0 определяют статистические веса состояния m и основного состояния. Для получения значения мощности излучения в единицу телесного угла, мощность излучения (6.1) следует разделить на 4π. Если плазму нельзя считать оптически тонкой, то нужно учесть ослабление света в слое плазмы в направлении наблюдения. В пренебрежении спонтанным испусканием ослабление мощности излучения дается уравнением:
(6.2)
Которое можно представить в стандартном виде, приводящем к экспоненциальному ослаблению интенсивности:
(6.3)
В выражениях (6.2) и (6.3) B – коэффициенты Эйнштейна (см. ЛЕКЦИЮ№4 ). При не очень большой плотности плазмы число соударений между частицами недостаточно, чтобы обеспечить интенсивный обмен энергиями. В результате средние кинетические энергии частиц разного сорта оказываются различными и состояние плазмы отклоняется от ЛТР. Использовать единую температуру для всех частиц уже нельзя и вводятся различные температуры для частиц разного сорта Te – для электронов и Ta – для атомов и ионов. Поскольку заселенность атомных уровней определяется столкновениями с электронами, то в (6.1) должна входить электронная температура. Распределение атомов по поступательным степеням свободы задается атомной температурой близкой к температуре стенок разрядной трубки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.