Нормальный режим разряда постоянного тока в азоте низкого давления

Abstract

Работа посвящена изучению нормального режима тлеющего разряда постоянного тока в азоте. В результате проведенных экспериментов двумя различными методами показано, что существует переходная область давлений азота (от порогового давления появления нормального режима при р  0,3 0,4 Торр до примерно р  2 Торр), в пределах которой нормальная плотность тока, деленная на давление газа в квадрате jn/p2 , не остается постоянной величиной, а уменьшается с ростом разрядного тока и давления газа. Экспериментально получены значения величин jn/p2 для различных материалов катодов и различных давлений азота. Проведены измерения радиального распределения плотности тока по площади катода в нормальном и аномальном режимах разряда в азоте при низком давлении. Установлено, что радиальные профили плотности тока в нормальном режиме имеют форму колокола, принимая максимальное значение в центре разрядного пятна. При этом толщина катодного слоя изменяется в радиальном направлении разрядного пятна нормального режима. Она принимает бóльшие значения вблизи краев пятна, одновременно в этих областях наблюдается пониженная плотность тока по сравнению с центром разрядного пятна. Цю роботу присвячено вивченню нормального режиму постійного струму у нітрогені. Двома різними методами показано, що існує перехідний діапазон тисків нітрогену (від граничного тиску, де з’являється нормальний режим, в умовах р  0,3 0,4 Торр до приблизно р  2 Торр), в межах якого нормальна густина струму, поділена на тиск газу в квадраті jn/p2, не залишається сталою, а зменшується зі збільшенням розрядного стуму і тиску газу. Експериментально отримані значення величин jn/p2 для різноманітних матеріалів катодів та різних тисків газів. Проведено вимірювання радіальних розподілів густини струму по площі катоду в нормальному та аномальному режимах розряду в нітрогені низького тиску. Встановлено, що радіальні профілі густини струму в нормальному режимі мають форму дзвона, приймаючи найбільше значення у центрі розрядної плями. При цьому товщина катодного шару змінюється у радіальному напрямку розрядної плями у нормальному режимі. Вона приймає більші значення поблизу границь розрядної плями, одночасно в цих областях спостерігається знижена густина струму в порівнянні з центром розрядної плями. This work is devoted to investigation of the normal mode of DC glowing discharge in nitrogen. As a result of the experiments we made by two different methods it is shown that the transition area of the nitrogen pressure exist (from the threshold pressure of the normal mode appearance р  0.3 0.4 Тоrr to р  2 Тоrr) where the normal current density divided to the squared gas pressure jn/p2 doesn’t remain constant and decreases with the discharge current increasing. Magnitudes jn/p2 for different cathode materials and gas pressures were obtained experimentally. The experiments on the investigation of the radial current density distribution across the cathode area in normal and abnormal modes were made. It is obtained that radial current density profile in normal mode has a form of a bell and possesses a maximum in the center of the discharge spot. Thickness of the cathode sheath changes in the radial direction of the discharge spot. It takes maxima values near the spot boarders; at the same time in this area lower current density compared to the center of the discharge spot is observed.