Оценочные значения параметров электрона в плазме для различных газов

Газ	eP, 1,33104м2Па/Вс	e/P, 7,.5  106c-1Па-1	P/ne, 1,.33  10-15 Пам2/Ом	Диапазон E / P, 0,75 В/мПа	 eP, 1,33   10-2мПа
He	0,86	2,0	1,4	0,6…10	6
Ne	1,5	1,2	2,4	0,4…2	12
Ar	0,33	5,3	0,53	1…13	3
H2	0,37	4,8	0,58	4…30	2
N2	0,42	4,2	0,67	2…50	3
Воздух	0,45	3,9	0,72	4…50	3
CO2	1,1	1,8	1,8	3…30	3

Описание экспериментальной установки

Схема экспериментальной установки (рис. 8) содержит газоразрядную трубку , источник высокого постоянного напряжения (ВСВ), балластное сопротивление R_δ для регулировки тока в цепи I_p. и приборы для измерения параметров разряда (рис. 9). Питается разряд от стабилизированного высоковольтного выпрямителя ВВС-1, обеспечивающего напряжение U_вх до 2,5 кВ и ток до 10 мA.

Рис. 8. Схема включения газоразрядного прибора

в электрическую цепь

Рис. 9. Схема газоразрядной трубки

Трубка  – это газоразрядный прибор с холодным неподвижным катодом и подвижным анодом. Анод перемещается вдоль оси прибора с помощью постоянного магнита.

Задание и методика выполнения работы

1. Изучить настоящее описание, инструкции к приборам и схемы экспериментального стенда.

2. Подключить в схему газоразрядную трубку , R_б поставить в произвольное среднее положение; пределы приборов – наибольшие диапазоны (U_вх, U_p = 2,5 кB; I_p = 10 мA). Магнитом М установить анод прибора  на расстоянии 15…18 см от катода. Зажечь разряд в приборе.

При работе с магнитом необходимо соблюдать следующие правила: а) не касаться магнитом токоведущих участков схемы; б) оберегать прибор от ударов; в) при движении магнит только скользит по поверхности прибора.

3. Зарисовать внешний вид разряда для трех положений анода (по указанию преподавателя).

4. Снять вольт-амперную характеристику газового разряда при нескольких расстояниях (по указанию преподавателя) между электродами U_р = f(I_p).

Снятие ВАХ производится следующим образом:

– при помощи магнита установить нужное расстояние между электродами;

– сопротивление R_б поставить в максимальное положение;

– включить ВВС-1, напряжение U_вх должно быть постоянным и равным 2 кВ;

– зажечь разряд при R_бmax;

– изменяя ток I_p в цепи, постепенно уменьшая R_б, снимать зависимость U_p = f(I_p);

– вернуть R_б в положение R_бmax, установить новое расстояние между анодом и катодом и повторить снятие ВАХ разряда.

5. По ВАХ тлеющего разряда, полученным в п. 4 настоящего задания, определить области нормального и аномального тлеющих разрядов.

6. Снять зависимость напряжения горения разряда от расстояния между анодом и катодом для нормального и аномального разрядов при постоянном токе разряда (см. рис. 5) U_p = f(d) при I_p1, I_p2, I_p3.

Зависимость U_p = f(d) получают следующим образом:

– установить в цепи сопротивление R_б, соответствующее определенному виду разряда (нормальному или аномальному);

– зажечь разряд при раздвинутых электродах (d ~ 15 см), зафиксировать I_p;

– постепенно уменьшая расстояние между электродами, получить кривые U_p = f(d) – ожидаемый характер кривых представлен на рис. 5;

– повторить снятие зависимостей при других значениях I_p.

5. Определить протяженности катодных областей нормального и аномального разрядов и величины нормального U_kн и аномального U_kа катодных падений потенциалов (по данным п. 7). Построить зависимости U_Rн = f(I_p), U_Rа = f(I_p), d_Rн = f(I_p).

6. Произвести экспериментальную проверку закона Пашена, для чего снять зависимость потенциала зажигания разряда от расстояния между электродами U_з = f(d) при P = const (рис. 11).

Перед началом измерений необходимо проверить, что напряжение, подаваемое в схему питания прибора от выпрямителя ВВС-1, снято (ручки «грубой» и «плавной» регулировки выведены при включенном тумблере «Сеть»). Поставить «грубую» регулировку на первый диапазон, а «плавной» медленно вводить напряжение U_вх и следить за показаниями приборов U_p и I_p – в момент зажигания разряда произойдут скачки напряжения и тока (U_p – уменьшится, I_р – увеличится, см. рис. 10). Наибольшее значение напряжения U_p равно напряжению зажигания.

Рис. 10. Зависимость падения напряжения в разряде от величины тока

Рис. 11. Кривая Пашена: Uз = f(d) при Р = const

Если на первом диапазоне «грубой» регулировки разряд не загорится, то следует перейти на второй диапазон и т.д., пока не будет зажжен разряд.

Если переходная область от несамостоятельного к самостоятельному разряду получается плохо, необходимо изменить величину R_б.