Название:

   Райзер Ю. П. Физика газового разряда: Учеб. руководство.—М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.—592 с., ил.

стр.

Предисловие

8

Некоторые обозначения, сокращения, принятые единицы

10

Глава 1. Введение

11

§ 1. Что изучает физика газового разряда

11

§ 2. Типичные разряды в постоянном электрическом поле

13

§ 3. Классификация разрядных процессов

16

§ 4. Коротко об истории исследования разрядов

19

ЧАСТЬ I. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ЭЛЕМЕНТЫ РАЗРЯДНЫХ ПРОЦЕССОВ

22

Глава 2. Упругие столкновения электронов и ионов с атомами, молекулами и друг с другом

22

§ 1. Основные понятия физики атомных столкновений и кинетической теории газов

22

§ 2. Сечения рассеяния электронов нейтральными атомами и молекулами

28

§ 3. Потери импульса и энергии электронов

31

§ 4. Упругое рассеяние по классической механике

34

§ 5. Обмен импульсом и энергией в общем случае упругого рассеяния

40

§ 6. Столкновения ионов с нейтральными частицами

44

§ 7. Резонансная перезарядка

48

§ 8. Кулоновские столкновения заряженных частиц

51

§ 9. Экранирование зарядов в плазме и дебаевский радиус

54

§ 10. Столкновения заряженных частиц (продолжение)

56

Глава 3. Неупругие столкновения электронов с атомами и молекулами

59

§ 1. Ионизация

59

§ 2. Возбуждение и дезактивация электронных состояний

64

§ 3. Возбуждение молекулярных колебаний

70

§ 4. Возбуждение вращений молекул

74

§ 5. Диссоциация молекул

75

§ 6. Замечания о возбуждении и ионизации ионами

76

Глава 4. Дрейф, энергия и диффузия заряженных частиц в постоянном поле

77

§ 1. Дрейф электронов в слабоионизированном газе

77

§ 2. Проводимость ионизированного газа

82

§ 3. Энергия электронов

83

§ 4. Связь между коэффициентом диффузии, подвижностью и средней энергией электронов

89

§ 5. Продольная и поперечная диффузия электронов

94

§ 6. Ионы

96

§ 7. Амбиполярная диффузия

103

§ 8. Протекание электрического тока в плазме в присутствии продольных градиентов плотности зарядов

106

§ 9. Движение зарядов в газе в присутствии магнитного поля

108

§ 10. Гидродинамическое описание движения заряженных частиц в газе

111

Глава 5. Образование и гибель заряженных частиц в газе

113

§ 1. Различные механизмы и их роль в условиях газового разряда

113

§ 2. Ионизация электронным ударом в электрическом поле

117

§ 3. Фотоионизация

126

§ 4. Ионизация при столкновении возбужденного атома с атомом или молекулой

127

§ 5. Термодинамически равновесная плотность электронов

130

§ 6. Рекомбинация электронов и положительных ионов

131

§ 7. Образование молекулярных ионов в атомарных газах

140

§ 8. Прилипание электронов к атомам и молекулам

142

§ 9. Освобождение электронов из отрицательных ионов

151

§ 10. Рекомбинация положительных и отрицательных ионов

154

§ 11. Диффузионные потери зарядов

157

Глава 6. Испускание электронов твердыми телами

159

§ 1. Электроны проводимости в металле

159

§ 2. Термоэлектронная эмиссия

162

§ 3. Эмиссия электронов под действием частиц

165

§ 4. Эффективный коэффициент вторичной эмиссии в разряде

169

§ 5. Вырывание электронов из тела сильным электрические полем

173

§ 6. Элементарный ток в цепи, содержащей разрядный промежуток

177

Глава 7. Взаимодействие электронов ионизированного газа с переменными электрическими полями и излучениями

179

§ 1. Колебания электронов в осциллирующем поле

179

§ 2. Энергия электронов

181

§ 3. Основные уравнения электродинамики сплошных сред

185

§ 4. Высокочастотные проводимость и диэлектрическая проницаемость плазмы

189

§ 5. Электромагнитные волны

191

§ 6. Распространение электромагнитных волн в плазме

192

§ 7. Полное отражение электромагнитной волны от плазмы

195

§ 8. Плазменные колебания и волны

197

§ 9. Обмен квантами между полем излучения и свободными электронами в газе

199

§ 10. Полуклассический способ нахождения квантовых коэффициентов

203

§ 11. Фактические границы применимости классического подхода к эффектам взаимодействия

206

Глава 8. Термодинамические и транспортные свойства равновесной плазмы

208

§ 1. Химический и ионизационный состав

208

§ 2. Термодинамические функции

212

§ 3. Электропроводность

215

§ 4. Теплопроводность

216

§ 5. Диффузия и вязкость

221

Глава 9. Излучение и поглощение света плазмой

221

§ 1. Типы радиационных переходов

221

§ 2. Тормозное излучение при столкновениях электронов с ионами

224

§ 3. Рекомбинационное излучение

225

§ 4. Полное испускание в непрерывном спектре

228

§ 5. Поглощение в непрерывном спектре

230

§ 6. Излучение спектральных линий

234

§ 7. Селективное поглощение

237

§ 8. Молекулярные спектры

239

§ 9. Перенос излучения, выход его из плазменного объема, лучистые потери

242

§ 10. Принцип действия лазера

248

ЧАСТЬ II. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРЯДНОЙ ПЛАЗМЫ

251

Глава 10. Кинетическое уравнение для электронов в слабоионизированном газе, находящемся в поле

251

§ 1. Описание электронных процессов при помощи функции распределения по скоростям

251

§ 2. Формулировка кинетического уравнения

252

§ 3. Приближение для угловой зависимости функции распределения

257

§ 4. Уравнение для энергетического спектра электронов

259

§ 5. Критерии справедливости уравнения для спектра

264

§ 6. Сравнение некоторых выводов, вытекающих из кинетического уравнения, с результатами элементарной теории

266

§ 7. Стационарный спектр электронов в поле при действии одних упругих потерь

268

§ 8. Численные расчеты для азота и воздуха

271

§ 9. Квантовое уравнение для электронного спектра и переход к классике

274

Глава 11. Электрические зонды

277

§ 1. Введение и схема эксперимента

277

§ 2. Вольт-амперная характеристика одиночного зонда

278

§ 3. Теоретические основы диагностики разреженной плазмы по электронному току

280

§ 4. Техника измерения функции распределения

284

§ 5. Ионный ток на зонд в разреженной плазме

286

§ 6. Ток в вакуумном диоде и слой пространственного заряда около заряженного тела

288

§ 7. Двойной зонд

292

§ 8. Зонд в плазме повышенного давления

295

Глава 12. Бесконтактные методы диагностики плазмы

300

§ 1. Спектроскопические методы определения температуры

300

§ 2. Спектроскопические измерения электронной плотности

305

§ 3. Отклонения от термодинамического равновесия, вызванные выходом излучения из прозрачной плазмы

307

§ 4. СВЧ диагностика

311

§ 5. Рефракционные, интерференционные и лазерные методы

313

§ 6. Определение плотности электронов из измерений тока и напряжения

314

ЧАСТЬ III. РАЗРЯДЫ РАЗНЫХ ТИПОВ

316

Глава 13. Пробой газов в полях различных частотных диапазонов

316

§ 1. Сущность явления

316

§ 2. Пробой и зажигание самостоятельного разряда в постоянном однородном поле при не слишком больших произведениях давления на длину промежутка

318

§ 3. Эксперименты по пробою в СВЧ полях

327

§ 4. Интерпретация результатов экспериментов по СВЧ пробою на основе элементарной теории

330

§ 5. Вычисление частот ионизации и порогов пробоя на основе кинетического уравнения

334

§ 6. Оптический пробой

340

§ 7. Способы возбуждения высокочастотного поля в разрядном объеме

348

§ 8. Пробой в полях высокочастотного и низкочастотного диапазонов

349

Глава 14. Тлеющий разряд

355

§ 1. Общая структура и внешний вид

355

§ 2. Вольт-амперная характеристика разряда между электродами

360

§ 3. Темный разряд и роль пространственных зарядов в образовании

катодного слоя

362

§ 4. Катодный слой

366

§ 5. Переходная область между катодным слоем и положительным

столбом

376

§ 6. Положительный столб

378

§ 7. Нагрев газа и влияние его на ВАХ

383

§ 8. Плазма электроотрицательных газов

386

§ 9. Разряд в быстром потоке газа

390

§ 10. Анодный слой

392

§ 11. Неустойчивости однородного разряда

393

§ 12. Ионизационно-перегревный и другие механизмы неустойчивостей

399

§ 13. Контракция положительного столба

402

§ 14. Страты

407

Глава 15. Дуговые разряды

414

§ 1. Определение и отличительные признаки дуги

414

§ 2. Виды дуг

415

§ 3. Зажигание дуги

417

§ 4. Угольная дуга в свободном воздухе

418

§ 5. Прикатодные процессы в дуге с горячим катодом

420

§ 6. Катодные пятна и вакуумная дуга

426

§ 7. Анодная область

432

§ 8. Дуга низкого давления с искусственным накалом катода

435

§ 9. Положительный столб дуги высокого давления (экспериментальные факты)

438

§ 10. Температура плазмы и ВАХ столба дуги высокого давления

441

§ 11. Отрыв электронной и газовой температур в равновесной плазме

448

Глава 16. Поддержание и генерация равновесной плазмы в разрядах

различных частотных диапазонов

451

§ 1. Введение. Баланс энергии плазмы

451

§ 2. Столб дуги в постоянном поле

453

§ 3. Высокочастотный индукционный разряд

454

§ 4. Сверхвысокочастотные разряды

462

§ 5. Непрерывный оптический разряд

468

§ 6. Генераторы плотной низкотемпературной плазмы — плазмотроны

476

§ 7. Разряд в потоке газа

480

Глава 17. Искровой и коронный разряды

486

§ 1. Общие представления

486

§ 2. Одиночная электронная лавина

490

§ 3. Понятие о стримере

496

§ 4. Пробой и стример в электроотрицательных газах (воздухе) в не чрезмерно длинных промежутках с однородным полем

500

§ 5. Искровой канал

503

§ 6. Коронный разряд

505

§ 7. Модели распространения стримера

512

§ 8. Пробой длинных воздушных промежутков с сильно неоднородным полем (эксперимент)

516

§ 9. Лидерный механизм пробоя длинных промежутков

519

§ 10. Молния

523

§ 11. Отрицательный ступенчатый лидер

528

Глава 18. Высокочастотный емкостной разряд

530

§ 1. Дрейфовые качания электронного газа

530

§ 2. Идеализированная модель протекания быстропеременного тока

через длинный плоский промежуток при повышенных давлениях

533

§ 3. ВАХ однородного положительного столба

537

§ 4. Эксперимент — о двух формах существования ВЧЕ разрядов и постоянном положительном потенциале пространства

539

§ 5. Электрические процессы в непроводящем приэлектродном слое и механизм замыкания тока

547

§ 6. Постоянный положительный потенциал плазмы слаботочного разряда

551

§ 7. Сильноточный режим

553

§ 8. Некоторые новейшие результаты и очередные вопросы

559

Глава 19. Разряды в мощных СО₂-лазерах непрерывного действия

560

§ 1. Принцип работы электроразрядного лазера на СО₂

560

§ 2. Два типа лазеров, различающихся способом теплоотвода

563

§ 3. Способы борьбы с неустойчивостями

566

§ 4. Пути организации разряда в больших объемах с протоком газа

569

Дополнение. Принцип работы магнитогидродинамического генератора

575

Приложение. Некоторые константы, формулы, соотношения между единицами, часто встречающиеся и часто употребляемые в физике газового разряда

577

Список литературы

582

Предметный указатель

588