Вакуумно-плазменные процессы и технологии. Ефремов А.М - 239 стр.

      Рассмотрим кратко общие соображения, относящиеся к
применению зондов в стационарной незамагниченной плазме. В общем
случае ток на зонд является алгебраической суммой токов,
обусловленных потоками отрицательных и положительных зарядов. В
зависимости от знака потенциала зонда относительно плазмы
электрическое поле препятствует попаданию на зонд частиц того или
иного знака. Практически вся разность потенциалов между плазмой и
зондом сосредоточена в двойном электрическом слое - тонкой области
на границе «плазма - поверхность зонда», - и лишь небольшая часть её
(порядка kTe 2e ) проникает в объем плазмы. Теория зондов Лангмюра
основана на предположении, что внутри двойного слоя заряженные
частицы движутся под действием электрического поля без
столкновений. Поэтому применимость теории зондов ограничивается
значениями давлений, при которых длина свободного пробега частиц
превышает толщину двойного слоя. При малых токах на зонд толщина
двойного слоя d определяется дебаевскм радиусом экранирования λD
(см. соотношение 1.7). При больших значениях тока для нахождения
величины d может быть использовано уравнение трёх вторых для
движения заряженных частиц в режиме объёмного заряда. Например,
для плоского зонда

                              U 3/ 2
             I = 2.4 ⋅ 10−6          S ,                        (6.1)
                               d2

где I - ток на зонд, А, d - толщина двойного электрического слоя, см, S
- собирающая поверхность зонда, см2.
      На ВАХ зонда могут быть выделены несколько характерных
участков, соответствующие разным режимам собирания заряженных
частиц. При высоком отрицательном потенциале зонда, когда
U 3 >> kTe e , ток на зонд определяется потоком положительных ионов и
практически не зависит от приложенного напряжения (участок DE). При
изотропном распределении скоростей и равенстве температур
электронов и ионов на границе двойного электрического слоя
положительный ток насыщения на зонд определяется выражением:

             I + = eSυ s ns ,                                   (6.2)


где υ s и ns - скорость и концентрация ионов на внешней границе
двойного электрического слоя. Как было показано в главе 1, для области
низких давлений υ s ≈ υ B = (kTe m+ )1/ 2 , при этом для тонкого
                                           239