Жоғарғы жиілікті разрядты зерттеудің маңыздылығы. Айнымалы электр өрісіндегі разрядтардың түрлері

1. Жоғарғы жиілікті разрядты зерттеудің маңыздылығы. Айнымалы электр өрісіндегі разрядтардың түрлері.

Орындаған: Адамбек Гүлбаршын

2. Электр разрядтары

Әр түрлі факторлар әсерінен газ молекулалары мен атомдары оң және теріс
зарядталған бөлшектерге ылдырайды, яғни газ иондалады. Иондардың пайда болу
процесі газдың иондалуы деп аталады. Иондалу кезінде кейбір молекулалар
электрондарынан айрылып, оң ионға, ал босап шыққан электрон теріс еркін заряд
тасушыға айналады. Алайда, көбінесе, бұл электрондар бейтарап молекулаға «жабысып»
теріс зарядталған иондар түзеді. Егер иондалу тек сыртқы ионизатордың әсерімен ғана
жүзеге асырылса, ал өріс кернеулігі өте аз және разрядтық аралықтың көлденеңі тым
үлкен (зарядтың еркін жол ұзындығы мен электродтар арасындағы қашықтықпен
салыстырғанда) болса, онда зарядтар негізінен көлемдік рекомбинация процесінің
әсерінен бейтараптанады. Бұл жағдайда зарядтартың пайда болу және бейтараптану
процестерінің тепе-теңдік шарты мынадай болады:
N=αn²V,
мұндағы
α – рекомбинация коэффициенті,
V – разрядтық аралықтың көлемі,
N – сыртқы ионизатр әсерінен уақыт бірлігі ішінде пайда болатын қос зарядтар саны,
n – заряд концентрациясы. Бұл жағдайда заряд концентрациясы тұрақты болып қала
береді.

3.

Бейтарап
атомды
(молекуланы)
иондау
үшін А¡ жұмыс атқару керек.
mv²/2 ≥ А¡ - атоммен соқтығысқан электрон оны
иондайды, яғни бір электронның орнына екі
электрон (атомға соғылған және одан бөлініп
шыққан) пайда болады.
Олар өз кезегімен өрістен энергия алады да, әрқайсысы тағы да жолында
кездескен атомбы иондайды. Бұл процесс осылайша жалғаса береді. Сөйтіп,
зарядталған бөлшектер саны шапшаң артып, электрондар «тасқыны» пайда
болады. Мұндай процесс электрондық соққымен иондалу деп аталады. Алайда
электрондық соққымен иондалу дербес разрядты қамтамасыз ете алмайды.
Өйткені өрістің әсерінен анодқа қарай қозғалған электрондар жұмыстан шығып
қалады. Мұндайда дербес разрядты қолдауға екінші реттік процестер
қатысады. Электрондар бейтарап атомдармен соқтығысып, оларды иондаған
кезде пайда болған оң иондар өріс әсерінен мол кинетикалық энергия алып,
катодты атқылайды да, одан электрондарды жұлып шығарады. Бұл процесс
екінші реттік электрондық эмиссия деп аталады. Газдағы дербес разряд
катодты қыздыру арқылы электрондар шығаруға негізделген термоэлектрондық
эмиссия процесінің нәтижесінде де пайда болады.

4. Разрядтардың түрлері

Дербес разрядтардың көптеген түрлері бар. Разрядтардың бұл
түрлері, ең алдымен, ток жүру нәтижесінде бейтараптанған
зарядтарды толықтырып отыратын катодтағы эмиссиялық
процестермен анықталады. Электр разрядының сипаты газ
қысымына, электр өрісінің кернеулігіне және ток тығыздығына
тәуелді. Токтың тығыздығы аз болғанда (газ мейлінше
сиретілгенде) электрондардың катодтан разрядтық аралыққа
шығуы оң иондардың катодты атқылауы, фото-эффект
құбылысы және метасбильді атомдардың әсері арқылы жүзеге
асады. Мұндай разряд солғын разряд деп аталады.
Шоқтанушы разряд - 104 Па-ға тең және одан төмен
қысымда пайда болады. Оң жарқырау облысында газ плазма
түрінде болады; кернеу – жүздеген және мыңдаған вольт.

5. Тыныш және ұшқындық разряд

Тыныш разряд - 105 Па қысымда және электродтар
арасындағы потенциал айырымының салыстырмалы
жоғары мәндерінде пайда болады; қалдық иондану
әсерінен газдың өткізгіштігіне негізделген.
Ұшқындық разряд – тәж разрядынан ток күшін
көбейткенде түзіледі; разряд процесінде разряд аралық
радиустың өзгеруінен үздікті жүзеге асады.

6. Доғалық разряд

Катодтағы ток тығыздығының артуы
нәтижесінде разрядтың негізгі
сипаттамаларын күрт өзгертетін
доғалық разряд пайда болады
Доғалық разряд – шоқтанушы
разрядқа қарағанда жоғары ток
тығыздығында
пайда
болады;
электродтардың
булануынан
спектрде
электрод
металының
сызықтары басым болады; газ плазма
түрінде; потенциалдар айырымы
үлкен емес (ондаған вольт).

7. Тажды разряд

Разрядтың ерекше бір түрі –
тажды разряд. Бұл разряд бір
немесе екі электрод та өте үшкір
болып келгенде байқалады.
Мұндай
жағдайда
өрістің
біртекті болмауы электродтар
арасындағы
кеңістіктің
әр
бөлігіндегі иондалудың әр түрлі
болуына әкеп соғады, яғни бір
аймақта
иондалу
күштірек
болса, ал оның басқа бір
бөлігінде электр өрісі тек
зарядтарды ғана тасылдайды.

8. Жоғарғы жиілікті разрядты зерттеудің маңыздылығы

Қазіргі кезде тозаңды плазманы зерттеу ғылымның қарқымды
дамып келе жатқан саласы болып табылады, сонымен
ғалымдардың қызығушылығын арттыруда. Еске ала отырсақ,
тозаңды плазма дегеніміз, қарапайым плазма, тек оған микронды
өлшемді конденсирленген заттар енгізілген немесе пайда бол ған,
осы өлшемдерге байланысты макробөлшектер (тозаңдар) өте үлкен
10^3 ÷10^5 дейінгі қарапайым зарядқа ие бола алады.
Тозаңды
плазма
қолданбалы
міндеттерді шешу кезінде де,
сонымен қатар табиғаттың іргелі
құбылыстары жайлы, заттардың
қасиеттері мен құрылысы жайлы
білімдерімізді кеңейтуге көмектеседі.

9. Тақырыптың өзектілігі

Маңызды ғылыми және технологиялық
мәселелердің
бірі
басқарылатын
термоядролық синтезді іске асыру
болып табылады. Токамакта алынатын
қабырға аралық тозаңды плазма
маңызды орын алуы мүмкін:
соңғы тәжірибелік мәліметтерге қарасақ плазмадағы тозаң
энергияны ғаламдық ұстап тұруға әсерін тигізуі мүмкін. Плазманы
қолданудың жаңалығы оны жоғары технологиялы композиттік
материалдарды өндіруде қолданылуы болып табылады, мысалы
плазма ортасында алынған наножабыны бар ірі емес сфералық
бөлшектер. Тозаңды бөлшектерден қажетті қасиеттері бар біртекті
ұнтақтың пайда болуын зерттеу үшін және оны тұрақты өндіру
үшін ыңғайлы шарттар мен өндіру уақытын табу керек.

10. Назарыңызға рахмет!