Вакуумно-плазменные процессы и технологии. Ефремов А.М - 56 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ИГХТУ | Иваново

Составители: 

Рубрика: 

56
Выразив из этих соотношений
0
G и
0
n , подставив их в (1.135) с уче-
том (1.138), получим, что nkG
R
=
, где
R
k - эффективная константа
скорости рекомбинации, ранее постулированная соотношениями
(1.55) и (1.56). Очевидно, что такая запись скорости реакции позволя-
ет трансформировать уравнения непрерывности плотностей потоков
компонентов из дифференциальных в алгебраические относительно
средних по сечению концентраций.
Проанализируем баланс мощности в плазме для условий
(
)
(
)
(
)
LRTTLR
eii
,,
≥
>
λ
на простом примере - плазме
Ar
, - воспользо-
вавшись допущениями 1) - 5), использованными при рассмотрении
диффузионной теории плазмы. Данная система характеризуется моно-
ионным составом, поэтому условие квазинейтральности для объема
плазмы запишется в виде nnn
Ar
e
=
=
+
, а относительно плотностей по-
токов заряженных частиц имеем n
B
Ar
e
υ
=
Γ
=
Γ
+
. Для стационарного
состояния плазмы должно выполняться условие
lossabs
WW
=
, то есть
мощность, поглощенная плазмой из внешнего источника, равна сум-
марной мощности, теряемой в различных процессах. Последняя ве-
личина может быть разбита на три составляющих
ionecolloss
WWWW
+
+
=
,
где
col
W - потери мощности в упругих и неупругих соударениях элек-
тронов с атомами
Ar
,
e
W - потери мощности с потоком электронов на
стенку разрядной камеры и
ion
W - потери мощности с потоком ионов
на стенку разрядной камеры. Эти величины могут быть определены
как
+=
∑
j
th
j
in
j
m
i
e
egcol
kk
M
m
TenVnW ε
3
, (1.140)
(
)
nSTVeW
Bceshion
υ
5.0
+
∆
=
, (1.141)
nSeTW
Bcee
υ
2
=
, (1.142)
где
e
T - температура электронов, эВ,
- объем зоны плазмы,
gg
kTPn
=
- концентрация нейтральных частиц (атомов
Ar
),
m
k
- кон-
станта скорости упругого взаимодействия электронов с
Ar
,
in
k
и
th
ε
- константы скоростей и пороговые энергии неупругого взаимодейст-
вия электронов с частицами газа в
j
-м процессе,
sh
V
∆
- разность по-
тенциалов в двойном электрическом слое на границе «плазма-
поверхность», и
c
S - эффективная площадь «сбора» ионов. В уравне-
нии (1.140) первое слагаемое в скобках представляет собой среднюю 
Выразив из этих соотношений G0 и n0 , подставив их в (1.135) с уче-
том (1.138), получим, что G = k R n , где k R - эффективная константа
скорости рекомбинации, ранее постулированная соотношениями
(1.55) и (1.56). Очевидно, что такая запись скорости реакции позволя-
ет трансформировать уравнения непрерывности плотностей потоков
компонентов из дифференциальных в алгебраические относительно
средних по сечению концентраций.
        Проанализируем баланс мощности в плазме для условий
(R, L ) > λi ≥ (Ti Te )(R, L ) на простом примере - плазме Ar , - воспользо-
вавшись допущениями 1) - 5), использованными при рассмотрении
диффузионной теории плазмы. Данная система характеризуется моно-
ионным составом, поэтому условие квазинейтральности для объема
плазмы запишется в виде ne = n Ar = n , а относительно плотностей по-
                                      +


токов заряженных частиц имеем Γe = ΓAr = υ B n . Для стационарного
                                                  +


состояния плазмы должно выполняться условие Wabs = Wloss , то есть
мощность, поглощенная плазмой из внешнего источника, равна сум-
марной мощности, теряемой в различных процессах. Последняя ве-
личина может быть разбита на три составляющих Wloss = Wcol + We + Wion ,
где Wcol - потери мощности в упругих и неупругих соударениях элек-
тронов с атомами Ar , We - потери мощности с потоком электронов на
стенку разрядной камеры и Wion - потери мощности с потоком ионов
на стенку разрядной камеры. Эти величины могут быть определены
как
                                3me m                  
                 Wcol = enVng  Te   k + ∑ k injε thj  ,         (1.140)
                                Mi           j         
                       Wion = e(∆Vsh + 0.5Te )S cυ B n ,            (1.141)
                             We = 2eTe S cυ B n ,                   (1.142)

где Te - температура электронов, эВ, V - объем зоны плазмы,
ng = P kTg - концентрация нейтральных частиц (атомов Ar ), k m - кон-
станта скорости упругого взаимодействия электронов с Ar , k in и ε th
- константы скоростей и пороговые энергии неупругого взаимодейст-
вия электронов с частицами газа в j -м процессе, ∆Vsh - разность по-
тенциалов в двойном электрическом слое на границе «плазма-
поверхность», и S c - эффективная площадь «сбора» ионов. В уравне-
нии (1.140) первое слагаемое в скобках представляет собой среднюю

                                          56

Страницы