Источник плазмы как конечное звено системы обеспечения его функционирования, страница 5

К сожалению, плазма как среда не отличается простотой процессов происходящих в ней. Так при определенных условиях, которых мы здесь касаться не будем, в ней возможно развитие активных процессов периодического характера (как правило, это колебательные процессы, связанные с локальными изменениями плотности заряженных частиц, либо распространяющиеся в плазме электромагнитные волны) которые могут существенно повлиять на функции распределения ее основных параметров. Эти процессы связаны с развитием так называемых неустойчивостей, как в генераторе плазмы, так и в самом плазменном образовании. Неустойчивости в плазме газового разряда в пределах зоны генерации, как правило, изменяют режим работы генератора. Следствием этих процессов является изменение вида функциональной зависимости параметров плазмы от координат ПО. При определенных условиях неустойчивости могут реализовываться и в пределах самого ПО. Следствием этих процессов может быть процессы генерации как новых заряженных частиц, так и электромагнитных полей в плазме или излучение электромагнитных волн.

Поскольку плазменные образования создаются для их практического использования в том или ином виде, то важно еще в период разработки источника плазмы хорошо изучить возможные режимы его работы и условия создания ПО с заданными параметрами. поэтому насущной проблемой для специалистов в области конструирования и практического использования генераторов и ускорителей плазмы является освоение методов и способов контроля совокупности выходных параметров плазменных устройств включая и совокупности параметров характеризующих свойства ПО.

1.1.2. Общие понятия о связи между параметрами плазменного образования, методом организации процесса генерации плазмы в источнике и режимом работы источника.

Возникновение плазмы в каком-то объеме не может быть процессом самопроизвольным, т.е. для ее возникновения требуется наличие определенных условий. Во-первых, в рассматриваемую точку пространства, плазма может откуда-то поступить за счет диффузии частиц или направленным потоком из места, где она создана. Во-вторых, она может быть создана непосредственно в выбранной точке пространства при выполнении некоторых условий. В любом случае есть место, где плазма возникает. Это место, локализованное в пространстве, и будет источником или генератором плазмы. Чтобы плазма могла возникать необходимо, как уже говорилось, наличие комплекса некоторых условий. Перечислим основные из них:

1) Плазма это ионизованный газ или пар, т.е. для того, чтобы создать плазму в источнике, необходимо наличие в нем некоторой концентрации нейтральных или уже заряженных частиц. Причем концентрация частиц получаемой в источнике плазмы определяется, в том числе и этой исходной концентрацией частиц в среде.

2) Для того, чтобы происходил процесс генерации плазмы к выделенному нами объему газа или пара необходимо подвести энергию, которая расходовалась бы на ионизацию нейтральных частиц.

Разряды могут быть как электродные, так и безэлектродные. Первые требуют для своей реализации системы некоторых электропроводных объектов (электродов), для реализации вторых достаточно наличие электромагнитного поля с определенными параметрами.

Для ионизации может быть использован один из процессов:

а) Термический – т.е. ионизация за счет повышения внутренней энергии газа до значений, при которых энергия какой-то части электронов в атомах становится выше энергии связи электрона в атоме. Передача энергии к атомам при этом может осуществляться при помощи любого из механизмов теплопередачи.

б) Электромагнитным полем – практически то же самое, что и термический, но теплопередача осуществляется за счет излучения или выделения энергии в объеме;

в) Электронным ударом. Для реализации требуется наличие некоторого начального количества электронов, которые, отбирая энергию от наложенного на объем электрического поля, передают ее атомам нейтрального газа в результате соударений.