Закон Чайльда-Ленгмюра для катодного шару тліючого розряду із зіткненнями в азоті
Анотація
В цій роботі виміряні товщина d катодного шару і падіння напруги U на ньому при різних струмах I в азоті. При вузьких зазорах, коли розряд складається лише з катодного шару і негативного світіння, практично вся прикладена до електродів напруга падає на катодному шарі. Отримано, що при тиску азоту p < 1 Toрр, а також при p > 1,5 Toрр справедливий закон Чайльда-Ленгмюра із зіткненнями з постійною рухливістю іонів. При 1 < p < 1,5 Toрр жоден із законів Чайльда-Ленгмюра (з постійними рухливістю або довжиною вільного пробігу іонів) не придатен для опису катодного шару в азоті. Мабуть, при p < 1 Toрр в розряді переважають іони N+, а при p > 1,5 Toрр - іони N4+. Ці іони не відчувають перезарядки з молекулами N2 і рухаються в катодному шарі з постійною рухливістю. У діапазоні 1 < p < 1,5 Toрр в розряді присутні іони N+, N2+, N3+ і N4+ у порівнюваних концентраціях, тому жоден із законів Чайльда-Ленгмюра не справедливий.
Завантаження
Посилання
Schmidt B., Wetzig K. Ion Beams in Materials Processing and Analysis. – Wien: Springer, 2013. – 418 p.
Harry J. Introduction to Plasma Technology: Science, Engineering and Applications. – Weinheim: Wiley, 2010. – 215p.
Fridman A. Plasma Chemistry. – Cambridge: Cambridge University Press, 2008. – 978 p.
Lieberman M.A., Lichtenberg A.J. Principles of plasma discharges and materials processing. - New York: Wiley, 2005. – 757p.
Raizer Y.P. Gas Discharge Physics. - Berlin: Springer, 1991. - 450p.
Child C.D. Discharge From Hot CaO // Phys. Rev. – 1911. – Vol. 32, №5. – P. 492-511.
Langmuir I. The Effect of Space Charge and Residual Gases on Thermionic Currents in High Vacuum // Phys. Rev. – 1913. – Vol.2, №6. – P. 450–486.
Langmuir I. The Effect of Space Charge and Initial Velocities on the Potential Distribution and Thermionic Current between Parallel Plane Electrodes // Phys. Rev. - 1923. – Vol.21, №4. – P. 419–435.
Langmuir I. The Interaction of Electron and Positive Ion Space Charges in Cathode Sheaths // Phys. Rev. - 1929. – Vol.33, №6. - P. 954–989.
McDaniel E.W., Mason E.A. The Mobility and Diffusion of Ions in Gases. - New York: Wiley, 1973. – 424p.
Lisovskiy V., Yegorenkov V. Validating the collision-dominated Child–Langmuir law for a dc discharge cathode sheath in an undergraduate laboratory // Eur. J. Phys. – 2009. – Vol. 30, № 6. – P. 13451351.
Lisovskiy V.A., Yakovin S.D. Experimental Study of a Low-Pressure Glow Discharge in Air in Large-Diameter Discharge Tubes: I. Conditions for the Normal Regime of a Glow Discharge // Plasma Physics Reports. – 2000. – Vol.26, №12. – P.1066 1075.
Lisovskiy V.A., Kharchenko N.D., Fateev R.N. Normal mode of the dc discharge in low pressure nitrogen // The Journal of Kharkiv National University, Physical series: Nuclei, Particles, Fields. - 2009. - №4. - P.75-83.
Lisovskiy V.A., Artushenko E.P., Derevyanko V.A., Yegorenkov V.D. Normal and abnormal regimes of dc discharge burning in N2O // Problems of Atomic Science and Technology. - 2013. - №1. - P.210-212.
Mitchell J.H., Ridler K.E.W. The speed of positive ions in nitrogen // Proc. of the Royal Society A. - 1934. - Vol.146, №10. - P. 911-921.
Varney R.N. Drift velocity of ions in oxygen, nitrogen, and carbon monoxide // Phys. Rev. - 1953. - Vol.89, №4. - P.708-711.
Kovar F.R., Beaty E.C., Varney R.N. Drift velocities of ions in nitrogen at various temperatures // Phys. Rev. - 1957. - Vol.107, №6. - P.1490-1492.
Dalgarno A. The mobilities of ions in their parent gases // Philos. Trans. Of the Royal Society A. - 1958. - Vol.250, №4. - P.426-439.
Saporoschenko M. Ions in nitrogen // Phys. Rev. - 1958. - Vol.111, №6. - P.1550-1553.
Varney R.N. Molecular ions // J. Chem. Phys. - 1959. - Vol. 31, № 5. - P.1314-1316.
Dahlquist J.A. Drift velocities of ions in nitrogen // J. Chem. Phys. - 1963. - Vol. 39, № 5. - P.1203-1206.
Woo Sh.-B. Conversion of ion types in nitrogen // J. Chem. Phys. - 1965. - Vol. 42, № 4. - P.1251-1261.
Saporoschenko M. Mobility of mass-analyzed N+, N2+, N3+, and N4+ ions in nitrogen gas // Phys. Rev. - 1965. - Vol.139, №2A. - P.352-356.
Samson J.A.R., Weissler G.L. Mobilities of oxygen and nitrogen ions // Phys. Rev. - 1965. - Vol.137, №2A. - P.381-383.
Shanin M.M. Ion-molecule interaction in the cathode region of a glow discharge // J. Chem. Phys. - 1965. - Vol. 43, № 5. - P.1798-1805.
Keller G.E., Martin D.W., McDaniel E.W. General considerations comcerning apparent mobilities in mixed ion populations: Drift velocities of mass-identified N+, N2+, N3+, and N4+ ions in nitrogen // Phys. Rev. - 1965. - Vol.140, №5A. - P.1535-1546.
Bloomfield C.H., Hasted J.B. Interconversion of ions drifting in a gas // Brit. J. Appl. Phys. - 1966. - Vol.17, №4. - P.449-460.
McKnight L.G., McAfee K.B., Sipler D.P. Low-field drift velocities and reactions of nitrogen ions in nitrogen // Phys. Rev. - 1967. - Vol.164, №1. - P.62-70.
Moseley J.T., Snuggs R.M., Martin D.W., McDaniel E.W. Mobilities, diffusion coefficients, and reaction rates of mass-identified nitrogen ions in nitrogen // Phys. Rev. - 1969. - Vol.178, №1. - P.240-248.
Huntress W.T. Ion cyclotron resonance power absorption: Collision frequencies for CO2+, N2+, and H3+ ions in their parent gases // J. Chem. Phys. - 1971. - Vol. 55, № 5. - P.2146-2155.
Guerra V., Galiaskarov E., Loureiro J. Dissociation mechanisms in nitrogen discharges // Chem. Phys. Lett. - 2003. - Vol.371, №5-6. - P.576-581.
Guerra V., Sa P.A., Loureiro J. Role played by the N2(A 3Su+) metastable in stationary N2 and N2-O2 discharges // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2001. - Vol.34, №12. - P.1745-1755.
Guerra V., Sa P.A., Loureiro J. Electron and metastable kinetics in the nitrogen afterglow // Plasma Sources Sci. Technol. - 2003. - Vol.12, №4. - P.S8-S15.
Engel A.Von. Ionized Gases. – Oxford: Clarendon Press, 1955.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
