Организация проведения научных исследований (промежуточный, этап №1)

Проведены теоретические исследования влияния состава рабочего газа и полевой эмиссии электронов из тонких диэлектрических оксидных пленок на поверхности катода на процесс ионизации газа и характеристики приэлектродного слоя плазмы разряда. В широком интервале значений напряженности электрического поля и температуры проведено моделирование кинетики основных типов заряженных и возбужденных частиц в слаботочном разряде в смеси аргон - ртуть, используемой в газоразрядных осветительных лампах. Показано, что на этапе зажигания разряда в лампе, когда содержание ртути в смеси малó, возрастание ионизационного коэффициента в ней по сравнению с чистым аргоном практически полностью обусловлено реакцией Пеннинга, роль которой увеличивается с уменьшением напряженности электрического поля в межэлектродном промежутке. Рассчитаны зависимости напряжения зажигания разряда от межэлектродного расстояния (кривые Пашена) при различных температурах смеси, и дано объяснение немонотонной зависимости его величины от температуры. Построена теоретическая модель катодного слоя нормального тлеющего разряда при наличии на поверхности катода тонкой диэлектрической пленки. В ней, кроме ионно-электронной эмиссии, учитывается также полевая эмиссия электронов из металлической подложки катода в пленку под действием возникающего в диэлектрике сильного электрического поля. Установлено, что влияние полевой электронной эмиссии на характеристики тлеющего разряда определяется эмиссионной эффективностью пленки, равной доле электронов, выходящих из нее в разрядный объем. Показано, что рассчитанное нормальное катодное падение напряжения разряда в аргоне в случае катода с пленкой оксида бария совпадает с его измеренным значением при величине эмиссионной эффективности пленки порядка 0,1, согласующейся с ее экспериментальными оценками. Найдено приближенное аналитическое выражение, описывающее распределение плотности ионного тока вдоль поверхности катода в тлеющем разряде при наличии на ней периодического рельефа малой амплитуды и диэлектрической оксидной пленки переменной толщины. Показано, что при этом происходит фокусировка ионов на находящихся на любых частях рельефа поверхности катода участках с меньшей толщиной пленки, приводящая к увеличению неоднородности толщины пленки с течением времени, поэтому при наличии на катоде оксидной пленки неоднородность распыления катода определяется, главным образом, неравномерностью ее толщины, а не поверхностным рельефом.