Разряды в газах при высоких частотах

РАЗРЯДЫ В ГАЗАХ ПРИ ВЫСОКИХ ЧАСТОТАХ [c.80]

Высокочастотный разряд может происходить при очень малых давлениях газа. Если тлеющий разряд в ртути прекращается при давлении пара, близком к 0,1 мм рт.ст., и трубка перестает светиться, то, поместив ее в переменное поле высокой частоты, можно вновь наблюдать свечение. В парах ртути высокочастотным разрядом свечение возбуждается при давлении около 0,001 мм рт.ст. и может поддерживаться вплоть до 10 мм рт.ст. [c.62]

Высокочастотное распыление. Разряд на постоянном токе нельзя использовать для распыления диэлектрических материалов, так как электроны должны непрерывно уходить с мишени во внешнюю цепь. Поэтому мишень должна быть проводящей. Это ограничение снимается при проведении разряда на переменном токе достаточно высокой частоты, именно такой, при которой за половину периода высокочастотного напряжения, приложенного к электродам Э1 и Э2 (рис. 2.7) электроны не успевают пройти расстояние между анодом и катодом (обычно это частота 10—50 МГц). В этом случае электроны попеременно движутся то к электроду Э1, то к электроду Э2, производя на своем пути ионизацию газа. Для поддержания стационарного характера разряда необходимо, чтобы за время своей жизни каждый электрон произвел в среднем одну ионизацию. Роль электродов Э1 и Э2 сводится теперь лишь к созданию поля в газоразрядном промежутке, и их можно в принципе вынести за пределы разрядной камеры. В установках высокочастотного распыления эти электроды покрываются мишенями MJ и М2 из распыляемого диэлектрика. [c.68]

Высокочастотные емкостные (ВНЕ) плазмотроны. Эти плазмотроны пока еще не получили широкого распространения, однако они представляют интерес в связи с отсутствием расходуемых электродов. Это важно при работе на агрессивных газах, а также ввиду создания разряда при высокой напряженности электрического поля и небольшой плотности тока и из-за простоты получения термически неравновесной плазмы почти на любых газах, особенно при использовании высоких частот. В работе [70] установлена перспективность использования ВЧЕ-плазмотрона для промышленных целей при мощности в разряде до 1 МВт. Особый интерес представляет трехэлектродный плазмотрон (рис. 55) с высоковольтным электродом, расположенным между двумя другими заземленными электродами что обеспечивает надежное экранирование электромагнитного излучения. [c.102]

Диффузионная установка имеет источник нагрева, привод для создания давления, вакуумную камеру и систему, создающую вакуум. В типовой установке вакуум в рабочей камере 6 (см. рис. 74) создается форвакуумным 1 и паромасляным 2 насосами с маслоотражателем 3 и высоковакуумным затвором 5, а давление — гидравлическим цилиндром 8 через промежуточный шток 7. Детали нагреваются введенным в камеру индуктором. Работающий при нагреве и сварке насос непрерывно удаляет образующиеся в камере газы. Для нагрева наряду с током высокой частоты используются вольфрамовые и графитовые (нагрев до 2500—3000°С), молибденовые и титановые (нагрев до 1360—2360°) или нихромовые (нагрев до 1000° С) радиационные нагреватели, непосредственное протекание тока (электроконтактный нагрев), тлеющий разряд, инфракрасное излучение и др. [c.220]

Все рассмотренные выше Э. р. в г. происходят под действием пост, электрич. напряжения. Однако газовые разряды могут протекать и под действием перем. электрич. напряжения. Такие разряды имеют стационарный хар-р, если частота перем. напряжения достаточно высока (или, наоборот, настолько низка, что полупериод перем. напряжения во много раз больше времени установления разряда, так что каждый электрод попеременно служит катодом и анодом). Типичным примером может служить высокочастотный разряд. ВЧ разряд может гореть даже при отсутствии электродов безэлектродный разряд). Перем. электрич. поле создаёт в определ. объёме плазму и сообщает эл-нам энергию, достаточную для того, чтобы производимая ими ионизация восполняла потери заряж. ч-ц вследствие диффузии и рекомбинации. Внеш. вид и хар-ки ВЧ разрядов зависят от рода газа, его давления, частоты перем. поля и подводимой мощности. Элем, процессы на поверхности тв. тела (металла или изолятора разрядной камеры) [c.864]

С изменением частоты разрядное напряжение в газах изменяется. Но характер этого изменения в различных диапазонах частот неодинаков. Вначале при возрастании частоты разрядное напряжение не меняется, затем начинает снижаться, достигает минимального значения, после чего резко растет. На рис. 2-10 представлена зависимость пробивного напряжения от частоты для воздуха. По оси ординат отложено отношение пробивного напряжения при частоте / к пробивному напряжению при постоянном токе. Минимальное значение пробивного напряжения находится в области частот 10 —10 Гц. Зависимость пробивного напряжения от расстояния между шарами в воздухе при разных частотах дана на рис. 2-11. Снижение напряжения становится заметным при частоте 110 кГц. Каждая из кривых для различных частот при малых расстояниях совпадает с кривой для 50 Гц, а затем ответвляется. При разряде в резко неоднородных полях снижение разрядных напряжений при высоких частотах становится более значительным, чем в случае однородного поля. Это подтверждается кривыми рис. 2-12, выражающими зависимость разрядного напряжения (амплитудные значения) от расстояния между электродами в однородном поле (пластины с закругленными краями) и в резко неоднородном поле (иглы) при частотах 50 Гц и 500 кГц. На рис. 2-13 приведена зависимость разрядного напряжения от частоты при различных расстояниях между электродами в виде игл. Полагают, что снижение пробивного напряжения с повышением частоты связано с образованием в промежутке объемного заряда, а повышение при более высоких частотах — тем, что электроны за нолупериод не успевают накопить энергию, достаточную для ионизации молекул газа. При частотах выше 10 МГц и ири достаточной мощности тока был обнаружен особый вид разряда — факельный разряд. Его возникновение связано с наличием больших емкостных токов. [c.80]

Характер фиа. процессов С. р. (пробой газовой среды, динамика разряда, пространственная структура ИТ. д.) зависит от соотношения между эфф. частотой соударений электронов с атомами и молекулами газа Vm и частотой электрич, поля ю. При у /(о < 1 (высокие частоты поля и низкие давления газа) электроны движутся в электрич. поле почти как свободные. При г ,/(о > 1 (низкие частоты поля, высокие давления газа) электроны дрейфуют в перем. электрич. поле СВЧ-волны, Е 1) = ЯрС08ш4, со скоростью т. в. в каждый момент движутся с той же скоростью, что и в пост, электрич. поле, напряжённость к-рого (Кавна мгновенному значению перем. элеКтрич. поля с амплитудой Яр- [c.423]

Указанные процессы протекают с достаточной интенсивностью уже при давлениях порядка атмосферного, поэтому проблема введения энергии в активную среду таких лазеров оказывается технически значительно менее сложной, чем в случае лазеров на димерах инертных газов. Активная среда Э. л. на моногалогенидах инертных газов состоит из одного или неск. инертных газов при давлении порядка атмосферного и нек-рого кол-ва ( 10 атм) галогеносодержащих молекул. Для возбуждения лазера применяется либо пучок быстрых электронов, либо импульсный электрич. разряд. При использовании пучка быстрых электронов выходная энергия лазерного излучения достигает значений Ю" Дж при кпд на уровне неск. процентов и частоте повторения импульсов значительно ниже 1 Гц. В случае использования электрич. разряда выходная энергия лазерного излучения в импульсе не превышает долей Дж, что связано с трудностью формирования однородного по объёму разряда в значит, объёме при атм. давлении за время 10 НС. Однако при применении электрич. разряда достигается высокая частота повторения импульсов до неск. кГц), что открывает возможности широкого практнч. использования лазеров данного типа. Наиб, широкое распространение среди Э. л. получил лазер на ХеС1, что связано с относительной простотой реализации работы в режиме высокой частоты повторения импульсов. Ср. выходная мощность этого лазера достигает уровня 1 кВт. [c.501]

Реально достижимые частоты повторения импульсов в быстропроточных лазерах, как правило, не превышают (0,2...0,5)/ио При более высоких частотах линейный рост мощности Р с частотой замедляется и мощность может даже начать убывать. Это обусловлено рядом физических явлений. Во-первых, возбуждаемая электрическим разрядом область газа расширяется за счет нагрева. Это приводит к увеличению эффективной длины зоны накачки до [c.146]

Рассмотрим кратко причину появления этих разрядов. Проводимость газа в небольших полях обычно намного меньше, чем проводимость твердого диэлектрика-полимера (аг сгп). Поэтому на низких частотах и при постоянном напряжении напряженность электрического поля в газовом промежутке выше, чем в окружающем промежуток полимере. Кроме того, диэлектрическая проницаемость газа меньше, чем у полимера (ег<8п) поэтому и при повышенных частотах, когда напряженность поля распределяется обратно пропорционально величине в. получается, что газовый промежуток опять электрически нагружен больше, чем полимер. Учитывая то, что пробивная напряженность в газах гораздо меньше, чем в твердых диэлектриках, естественно ожидать, что по мере повышения электрического напряжения пробой в газовых порах будет возникать задолго до возможного пробоя полимера. Напряжение, при котором происходит это явление, называют напряжением возникновения дробных разрядов, или напряжением ионизации. Дробными эти разряды называют потому, что они не закорачивают полностью электроды и быстро погасают. Дело в том, что после пробоя газового включения в нем образуется плазма с высокой проницаемостью ( 8пл > 8п) и большой проводимостью (сгпл>сгп). Поэтому напряженность электрического поля немедленно перераспределяется так, что электрически нагруженным оказывается полимер, а напряжение в газовом промежутке (теперь уже плазменном) падает почти до нуля. Вследствие этого разряд прерывается, ио [c.59]

Радиотехниками мощных передающих радиостанций было замечено, что при возникновении на антенных устройствах более или менее устойчивого разряда (так называемый коронный или факельный разряд), вблизи от разряда слышна звуковая передача радиостанции. Исследование этого явления показало, что разряд служит источником звука вследствие изменения объема, занятого разрядом, в такт с частотой модуляции. На этом принципе основан излучатель звука, называемый ионофоном . Ионофон представляет собой звукопроизводящее устройство, использующее изменение состояния ионизированного газа (воздуха) для излучения звуковых и ультразвуковых волн. На рис. 68 представлена схема такого устройства. Для ионизации воздуха используется высокочастотное напряжение от генератора высокой частоты частота генератора порядка 20 мггц и напрял<ение 8—10 кв. Этот генератор модулируется напряжением звуковой частоты от усилителя низкой частоты. Модулированное [c.120]

В газовых металлизаторах (ТИМ1, МГИ-1-67 и др.) присадочную проволоку плавят ацетилено-кислородным или водородно-кислородным пламенем, а в элект-родуговых металлизаторах (ЛК или ЭМ) — электрической дугой, образуемой между двумя электродами. В высокочастотных металлизаторах (МВЧ-1, МВЧ-2, МВЧ-3) плавление происходит за счет индуктивного нагрева током высокой частоты, а в плазменных металлизаторах (УМП-4-64, УПУ-3 и др.)—плазмой, образующейся при пропускании плазмообразующего газа через дуговой разряд, возбуждаемый между двумя электродами. [c.75]

Газовые электроразряд ные лазеры низкого давления основаны на свечении электрического разряда в благородных газах Не, Ne и применяются в спектроскопии, в качестве стандартов частоты и длины волны, при настройке оптических систем. Такие лазеры маломощны и обладают высокой монохроматичностью. [c.513]

Если в Э. р. в г., питаемых от источника постоянного тока, главную роль играют явления на катоде, то при перемеппом электрич. поле достаточно высокой частоты эта роль утрачивается. Высокочастотные Э. р. в г. (см. Разряд высокочастотный) могут существовать даже при полном отсутствии электродов (см. Веаэлектродпый разряд). Переменное электрич. иоле создает плазму и сообщает электронам энергию, достаточную для того, чтобы производимая ими ионизация восполняла убыль носителей заряда, происходящую вследствие диффузии и рекомбинации. Внешний вид и характеристики высокочастотных разрядов зависят от давления газа, частоты переменного поля и подводимой мощности и в ряде свойств приближаются к свойствам положительного столба Э. р. в г. па постоянном токе. Соответственно говорят о высокочастотной дуге, высокочастотной короне и т. п. Своеобразная форма высокочастотного разряда высокого давления — факельный разряд. Высокочастотные Э. р. в г. без электродов принято разделять на Е-и //-разряды, понимая под первыми разряды в поле, аналогичном нолю конденсатора, а нод вторыми — разряды в переменном магн. поле, создающем вихревое электрич. поле. Такое деление песк. условно и не всегда может быть проведено четко. Наиболее типичным //-разрядом можно считать разряд в то-роиде, помещенном в переменное магн. иоле, силовые линии к-рого направлены по оси тороида. [c.448]

Представляет интерес возбуждение, или зажигание, дуги. Про стейший и наиболее распространенный способ зажигания дуги — контактный дуговой промежуток на мгновение замыкают прикосно вением электрода к основному металлу, при отдергивании электроде контакт размыкается и дуга загорается. Если контактное зажигание осуществить трудно, применяют другие способы, чаще всего — наложение на дуговой промежуток вспомогательного тока частотой / > 20 кгц и достаточно высокого напряжения в несколько киловольт. Происходит пробой дугового промежутка, проскакиваю щий искровой разряд ионизирует газ и переходит в дуговой. [c.65]

Детали нагреваются введенным в камеру индуктором. Работаюш,ий при нагреве и сварке насос непрерывно удаляет образующиеся в камере газы. Для нагрева наряду с током высокой частоты используются вольфрамовые и графитовые (нагрев до 2500— 3000° С), молибденовые и титановые (нагрев до 1360—2360° или ни-хромовые (нагрев до 1000 С) радиационные нагреватели, непосредственное протекание тока (электроконтакт-ный нагрев), тлеюший разряд, инфракрасное излучение и др. [c.186]

Процессы неупругих С. а. весьма разнообразны. Перечень не упругих процессов, к-рые могут происходить в газе или слабоионизов. плазме, приведён в таблице. В различных лаб. условиях и явлениях природы гл. роль играют те или иные отдельные неупругие процессы соударения ч-ц. Напр., излучение с поверхности Солнца обусловлено б, ч. столкновениями между эл-нами и атомами водорода, при к-рых образуются отрицат. ионы водорода (табл., п. 26). Осн. процесс, обеспечивающий работу гелий-неонового лазера (см. Газовый лазер),— передача возбуждения от атомов гелия, находящихся в метастабильных состояниях, атомам неона (табл., п. 6) осн. процесс в электроразрядных молекулярных газовых лазерах — возбуждение колебат. уровней молекул электронным ударом (табл., п. 3) в результате этого процесса электрич, энергия газового разряда частично преобразуется в энергию лазерного излучения. В газоразрядных источниках света осн. процессами являются в т. н. резонансных лампах — возбуждение атомов электронными ударами (табл., п. 2), а в лампах высокого давления — фоторекомбинация эл-нов и ионов (табл., п. 24). Спиновый обмен (табл., п. 7) ограничивает параметры квантовых стандартов частоты, работающих на переходах между состояниями сверхтонкой структуры атома водорода или атомов щелочных металлов (табл., п. 9). Различные неупругие процессы С. а. с участием свободных радикалов, ионов, эл-нов и возбуждённых атомов определяют мн. св-ва атмосферы Земли. Мак-Даниель И., Процессы столкновений в ионизованных газах, пер. с англ.. М., 1967 Смирнов Б. М., Атомные столкновения и элементарные процессы [c.725]

Перейдем к рассмотрению работы лазеров на основе СО2 в импульсном режиме. Лазер работает на тех же переходах, что и в постоянном режиме генерации. Одним из основных параметров, определяющих мощность излучения, является число активных молекул в единице объема. Поэтому в настоящее время основное внимание сосредоточено на разработке лазеров при давлении, равном атмосферному и выше. Такого рода лазеры получили название TEAL. Сжатые газы как активная среда представляют интерес потому, что кроме большой концентрации активных частиц и высокой мощности они обладают однородностью, дают возможность получать высокие к. п. д. и осуществлять плавную перестройку частоты. Самым большим затруднением в создании газовых лазеров, работающих при столь высоких давлениях, является получение однородного разряда с возможно большим [c.51]

Все перечисленные источники оптического излучения принципиально отличаются от источников радио- и СВЧ-диапазонов. Излучение электромагнитных волн радиодиапазона происходит при ускоренном движении электронов в антенне радиопередатчика. Все электроны в антенне движутся согласованно они совершают вынужденные колебания в одинаковой фазе. Так как эти колебания могут поддерживаться очень долго и с высоким постоянством частоты, то излучаемые при этом волны с большой степенью точности можно считать монохроматическими (когерентными). Но любой из упомянутых источников света — это скопление множества возбужденных или все время возбуждаемых атомов, излучающих волновые цуги конечной протяженности. Даже в том случае, когда эти цуги можно характеризовать одной и той же длиной волны, из-за независимого характера актов спонтанного испускания света отдельными атомами со(5тнон1ения фаз между цугами волн имеют совершенно случайный характер и непрерывно изменяются. Излучение обычных источников света, таких, как раскаленные тела, возбуждаемые электрическим разрядом газы и т. п.. представляет собой наложение огромного числа не согласованных между собой цугов волн, т. е. фактически световой шум — беспорядочные, некогерентные колебания электромагнитного поля. [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...