Вакуумная и плазменная электроника. Светцов В.И. - 110 стр.

ложенного напряжения. При изотропном распределении скоростей и равенстве
температур электронов и ионов положительный ток насыщения на зонд опре-
деляется выражением:
        e ⋅ n ⋅ Vi ⋅ S
     I=                                                           (6.3)
               4
     В газоразрядной плазме чаще встречается случай, когда средняя энергия
электронов значительно выше, чем у ионов. В этом случае подходящие к двой-
ному слою ионы ускоряются и приобретают энергию, порядка половины энер-
гии электронов. Ток на зонд в этом случае равен:


                            2 ⋅ k ⋅ Te
    I = 0,4 ⋅ e ⋅ n ⋅ S ⋅                                           (6.4)
                                M
где M - масса иона;
     S - собирающая поверхность зонда.
     По мере повышения потенциала зонда относительно плазмы на его по-
верхность попадают сначала наиболее быстрые, а затем и медленные электро-
ны плазмы. В результате положительный ток на зонд уменьшается. Ток на зонд
обращается в нуль, когда потоки электронов и ионов выравниваются. Потенци-
ал, при котором суммарный ток равен нулю, называется плавающим. Такой по-
тенциал приобретает изолированное тело, находящееся в плазме. Величина
плавающего потенциала определяется в основном энергией электронов.
            k ⋅ Te      M T
     U пл =        ⋅ ln ⋅ e                                          (6.5)
             2⋅e        m Ti
     При дальнейшем увеличении потенциала зонда ток становится отрица-
тельным и его величина резко возрастает по мере увеличения потенциала (уча-
сток II - вольт-амперной характеристики). В интервале потенциалов, отвечаю-
щем этой области характеристики, на собирающую поверхность могут попа-
дать электроны, энергия которых превосходит величину e⋅U3, где U3 - задержи-
вающая разность потенциалов, приложенная между плазмой и зондом. Помимо
электронов, на зонд по-прежнему попадают положительные ионы, поэтому для
нахождения истинного значения электронного тока необходимо к току зонда
прибавлять абсолютное значение ионного тока, полученное путём экстраполя-
ции ионной ветви насыщения к соответствующему значению потенциала. При
наличии Максвелловского распределения энергий электронов плотность тока
электронов на зонд при задерживающей разности потенциалов U в e-eU/kT раз
меньше плотности тока при отсутствии задерживающего потенциала. Элек-
тронный ток на зонд в этом случае определяется выражением:
                               e⋅ U
         1                   −
     I = ⋅ e ⋅ n ⋅ Ve ⋅ S ⋅ e k⋅T                                    (6.6)
         4


                                         110