Учебное пособие
Библиографическая запись:
Оглавление (содержание)
1 ЭМИССИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ ТВЕРДОГО ТЕЛА .................................. 3
1.1 Основные виды эмиссии электронов
из конденсированного вещества ........................................................ 3
1.1.1 Статистические характеристики
свободного электронного газа в металлах .......................................... 5
1.1.2 Эффект Шоттки ........................................................................... 8
1.2 Термоэлектронная эмиссия. Формула
Ричардсона – Дэшмана. Влияние электрического поля
на термоэлектронную эмиссию .......................................................... 9
1.3 Фотоэлектронная эмиссия ........................................................... 15
1.4 Вторичная эмиссия ...................................................................... 18
1.5 Автоэлектронная эмиссия. Формула Фаулера – Нордгейма ......... 25
2 ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ИЗОЛЯЦИЯ И ПРОБОЙ В ВАКУУМЕ .................... 28
2.1 Пробой в вакууме ........................................................................ 28
2.2 Вакуумный разряд ....................................................................... 30
2.3 Практическое применение вакуумного пробоя ........................... 35
3 ФИЗИКА ГАЗОВОГО РАЗРЯДА ......................................................... 36
3.1 Элементарные и кинетические процессы в плазме
газового разряда ............................................................................... 36
3.1.1 Закон сохранения энергии для элементарных
процессов .......................................................................................... 38
3.1.2 Эффективное сечение столкновений
при элементарных процессах ............................................................ 39
3.1.3 Частота столкновений ................................................................ 42
3.1.4 Средняя длина свободного пробега .......................................... 44
3.1.5 Скорости протекания элементарных процессов
в плазме ............................................................................................ 46
3.1.6 Принцип детального равновесия .............................................. 47
3.1.7 Функция распределения электронов по скоростям
в газоразрядной плазме ................................................................... 49
3.2 Дифференциальное сечение упругих взаимодействий.
Полное сечение. Транспортное сечение. Упругое
взаимодействие электронов с атомами и ионами.
Эффект Рамзауэра ............................................................................ 53
3.3 Кулоновские столкновения. Формула Резерфорда ..................... 58
3.4 Направленное движение электронов и ионов в газе
под действием электрического поля ................................................ 64
3.4.1 Хаотическое движение ионов и электронов ............................ 64
3.4.2 Направленное движение заряженных частиц
под действием электрического поля (дрейф) ................................... 64
3.4.3 Диффузионное движение электронов.
Амбиполярная диффузия ................................................................. 68
3.5 Элементарные процессы, вызывающие ионизацию
и возбуждение. Ионизация при соударении нейтральных
частиц с электронами. Прямая и ступенчатая ионизация
в плазме. Неупругие столкновения тяжелых частиц ....................... 72
3.5.1 Возбуждение атомов электронным ударом ........................... 74
3.5.2 Ионизация атомов электронным ударом ............................... 76
3.5.3 Соударение ионов с атомами ................................................ 80
3.5.4 Ступенчатая ионизация ......................................................... 81
3.5.5 Фотовозбуждение и фотоионизация ..................................... 82
3.5.6 Перезарядка ......................................................................... 83
3.6 Виды процессов рекомбинации электрона и иона.
Образование отрицательных ионов
в низкотемпературной плазме ..................................................... 85
3.6.1 Рекомбинация заряженных частиц ...................................... 87
3.6.2 Радиационная рекомбинация .............................................. 88
3.6.3 Рекомбинация в присутствии третьей частицы .................... 89
3.6.4 Диссоциативная рекомбинация ........................................... 92
3.6.5 Диэлектронная рекомбинация ............................................ 95
4 СТАЦИОНАРНЫЙ ГАЗОВЫЙ РАЗРЯД ......................................... 97
4.1 Тлеющий разряд ................................................................... 106
4.2 Разряд с полым катодом ...................................................... 113
4.3 Дуговые разряды .................................................................. 116
4.3.1 Типы дуговых разрядов ..................................................... 118
4.3.2 Дуги с подогревным катодом ............................................ 119
4.3.3 Дуги с горячими катодами ................................................. 120
4.4 Искровой разряд .................................................................. 120
5 ОБЩИЕ СВОЙСТВА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ
ПЛАЗМЫ .................................................................................... 124
5.1 Параметры плазмы .............................................................. 124
5.1.1 Дебаевский радиус ........................................................... 125
5.1.2 Плазменный параметр ...................................................... 129
5.1.3 Плазменная частота .......................................................... 130
5.1.4 Критерии существования плазмы...................................... 133
5.1.5 Классификация видов плазмы .......................................... 134
5.1.6 Упругие столкновения в плазме (дальнодействие,
«транспортное» сечение)........................................................... 137
5.1.7 Время установления равновесных состояний ................... 141
5.1.8 Ионизационное равновесие ............................................. 147
5.1.9 Излучение плазмы ............................................................ 151
5.2 Плазма в магнитном поле ................................................... 156
5.2.1 Движение заряженной частицы в постоянном
и однородном магнитном поле ................................................ 157
5.2.2 Движение заряженной частицы в сильном
медленно меняющемся поле. Дрейфовое приближение .......... 159
5.2.3 Движение заряженной частиц вдоль плоскости
скачка магнитного поля ........................................................... 161
5.3 Характеристики плазмы в магнитном поле ........................ 165
6 ЭМИССИОННЫЕ СВОЙСТВА ПЛАЗМЫ .................................. 170
6.1 Общие свойства эмиссии электронов из плазмы ............... 170
6.1.1 Отбор ионов из плазмы .................................................. 170
6.1.2 Процессы, связанные с отбором электронов
из плазмы ................................................................................ 175
6.2 Управление током эмиссии электронов из плазмы ............ 185
6.2.1 Стационарное управление током эмиссии
электронов .............................................................................. 186
6.2.2 Особенности импульсного управления
эмиссией электронов .............................................................. 191
Литература ............................................................................. 198