Mittlere Energie, Beweglichkeit und Atom‐Bremsstrahlung der Elektronen in mittelschwach ionisierten nichtisothermen Plasmen

Presented is a method to determine iteratively electron density, electron temperature, and gas temperature in medium pressure rare gas discharges. This method bases on the linear relationship between emission coefficient of continuum radiation and electron density according to electronatom-bremsstrahlung. The radial profile of gas temperature is determincd by solving the energy balance equation. The electron temperature is cnlciilated from the reduced electric field strength and the degreeof ionization. Thereceived profiles and the values at axis permit to examine present theoretical conceptions and to estimate the influcnce of various elementary processes on discharge mechanism. EinlcitungDas Mitteldruckplasma hat unter deni physikalischen Gesichtspunkt des Uberganges vom stark nichtisothermen Plasma stronlschwacher Siederdruckentladungen Zuni isothernien Plasma stronlstarker Hochdruckentladungen in den vergangenen Jahren wachsende Beachtung gefunden. Dieser bisher noch unzureichend erforschte Ubergang zeichnet sich durch eine Reihe spezifischer Effekte aus, deren Deutung ein grol3eres Verstandnis der Vorgange in realen Plasma venpricht. Besonders die Kontraktion der Mitteldrucksiiule und ihre Druck-und Stromstarkeabhangigkeit lieBen sich bisher nicht durch einen einzigen physikalischen Effekt (1-51 richtig deuten. Die Analyse der Kontraktion und die Bestimmung der Anteile der beteiligten Prozesse setzt die Ermittlung der charakteristischen Kontraktionsparameter und der inneren Entladungsparameter Elektronenkonzentration, Elektronentemperatur und Gastemperatur voraus. In den letzten Jahren wurden die Bemuhungen zur experimentellen Erfassung der inneren Parameter der kontrahierten S i d e verstiirkt [6-221. Kurzlich

Section: Einlcitungunclassified

“…der Gasdichte n(e). radial variierende Elektronentemperatur V,(e) wurde auf Grund der Kurven aus[38] aus den Werten von Elp* und n,/n berechnet. Der Achsenwert der Elektronenkonzentration wurde aus der relativen Radialverteilung und der Strombilanz (2) numerisch bestimmt.…”

unclassified

Untersuchungen der kontrahierten Edelgassäule bei mittleren Drücken. I Verfahren zur Ermittlung der Plasmaparameter und ihrer Radialverteilungen

Venzke

1975

“…Bei dem Niiherungsverfahren wird dieser Zusammenhang bereits vor der Liisung extrapolierend aus der nur fur Grenzfiille betrachteten Energiebilanz erschlossen. In [3] wird das Xiherungsverfahren aus [2] einer kritischen Analyse in Hinsicht auf die Konsistenz des Parameters 5 mit der geniiherten Lbsung fur die Verteilungsfunktion unterworfen, das Bestehen einer betriichtlichen Verletzung dieser Konsistenz fiir z. B. energieproportionalen Transportquerschnitt im Naherungsverfahren von [Z] quantitativ nachgewiesen, sowie das Verfahren aus [2] prazisiert und somit eine Verbesserung der Konsistenz der gewonnenen Verteilungsfunktion mit den Plasmaparametern erreicht.…”

Section: Introductionunclassified

“…Aus der Abbildung wird die starke Verlagerung der Bedeutung der einzelnen Energieverlustprozesse sowohl bei festem Ionisierungsgrad mit Veriinderung von E/po, alu auch fiir festes Elp, mit dem Ionisierungsgrad offensichtlich. Auch lllSt sich hieraus die Einengung der Gultiglieitsgrenzen der in[2] und[3] benutzten Niiherungsmethoden zur LBsung des Problems entnehmen. I n diesem Kiiherungsverfahrenals Parameter.…”

unclassified

Geschwindigkeitsverteilungsfunktion und Bilanzgrößen der Elektronen des anisothermen Argon‐Plasmas bei Ionisierungsgraden von 10⁻⁹ bis 10⁻²

Winkler¹

1972

ZusammenfassungFiir reduzierte elektrische Feldstiirken von 0,05 bis 20 V,/(cm Torr) und Ionisierungsgrade von 10-0 bis lo-* werden der Ieotropteil der Geschwindigkeitsverteilungsfunktion der Elektronen eines anisothermen Argon-Plasmas BUS einer kombinierten BOLTZMANN-und FOXKEB-Ftacx-Gleichung zur Erfaasung elastischer, anregender und ConLoMBacher Wechselwirkung nach einer Parameteriterationemethode numerisch fiir stationiire homogene Bedingungen berechnet. Mit den gewonnenen Verteilungsfunktionen erfolgt gleichzeitig die Bestimmung der wesentlichatan Bilanzgr8Ben der Elektronen, wie mittlere kinetische Energie, Diffusionskoeffizient, Beweglichkeit, TraneportetoBfrequenz, StoSfrequenz fiir die Anregung, Stollfrequenz fiir die Stufenionisetion. elastiache und anregende Energieverluste, sowie die Diskumion der erhaltanen Resultate. Ferner wird auf die sich a u~ den Resultaten der exakten Berechnungen ergebenden Auasagen beziiglich der Giiltigkeitagrenzen und Miingel analytischer Niihemgsverfahren zur L&ung dea Problems niiher eingegangen.

Die spektrale Verteilung der Kontinuumstrahlung diffuser und kontrahierter positiver Säulen der Edelgasmitteldruckentladungen im sichtbaren und nahen UV‐Bereich

Pfau

Rutscher

Winkler

1976

InhaltsiibersichtEs wurde die spektrale Verteilung der Elektronen-Atom-Bremsstrahlung in Edelgasen (Ne, Ar) fur reduzierte elektrische Feldstirken E/po = 0,07...2 V/cm Torr und Ionisierungsgrade n,.N = 0 bis 10-3 berechnet und mit Messungen am Plasma der diffusen und kontrahierten Mitteldrucksiiule (Ar) verglichen. I m gesamten erfaDten Bereich zwischen 200...700 nm konnte eine gute Ubereinstimmung zwischen Experiment und Theorie festgestellt werden. In der kontrahierten positiven Silule basiert die Emission der Bremsstrahlung auf einer Elektronenkinetik, die wesentlich durch die Coulomb-Wechselwirkung beeinflu& wird. Der Vergleich zwischen Theorie und Experiment eroffnet hier die Moglichkeit einer Uberprufung des Fokker-Planck-Terms in der kinetischen Gleichung. Daa Plasma der diffusen positiven Silule erweist sich zur Entwicklung eines absoluten Standardstrahlen im sichtbaren und nahen UV-Bereich als geeignet.