等离子体密度、电子速度与温度 典型辉光放电等离子体的粒子密度~1014cm3, 其中,只有约104比例的电子和离子 ■电子质量小,其电场中的加速快,电子的平均动 能Ee~2eV,相当于电子温度Te=Ee/k~23000K 电子、离子质量差别大,导致离子及中性原子处 于低能态,如300~500K 电子是等离子体中的主要能量携带者 ■电子、离子具有极不相同的速度: 电子—V2=(8ke/m)2~9.5×105m/s Ar离子 约5×102m/s
◼ 典型辉光放电等离子体的粒子密度 1014/cm3 ， 其中，只有约 10-4 比例的电子和离子 ◼ 电子质量小，其电场中的加速快，电子的平均动 能Ee 2eV，相当于电子温度Te =Ee/k 23000K ◼ 电子、离子质量差别大，导致离子及中性原子处 于低能态，如 300500K ◼ 电子是等离子体中的主要能量携带者 ◼ 电子、离子具有极不相同的速度： 电子—— va=(8kTe/m) 1/2 9.5105 m/s Ar离子———— 约5102 m/s 等离子体密度、电子速度与温度
等离子体中电子碰撞参与的主要微观过程 微观过程 表达式 电子与气体分子的弹性碰撞 XY+e→XY+e (使气体分子的动能增加) 电子与气体分子的非弹性碰撞 激发 ⅩY+e→XY*+e 分解 XY+e→X+Y+e 电离 ⅩY+e→ⅩY+2e (使气体分子的内能增加)
等离子体中电子碰撞参与的主要微观过程 微观过程 表达式 电子与气体分子的弹性碰撞 电子与气体分子的非弹性碰撞 激发 分解 电离 XY+eXY+e （使气体分子的动能增加） XY+eXY*+e XY+eX+Y+e XY+e XY++2e （使气体分子的内能增加）
电子的高速度导致产生鞘层电位 电子与离子具有不同速度的一个直接后果是产 生等离子体鞘层以及鞘层电位: ■等离子体鞘层:任何位于等离子体中或其附近的 物体的外侧将伴随有正电荷的积累 ■鞘层电位:相对于等离子体来讲,任何位于等离 子体中或其附近的物体都将自动地处于一个负电 位 鞘层电位可由电子能量分布为 麦克斯韦分布的假设求出:
◼ 等离子体鞘层：任何位于等离子体中或其附近的 物体的外侧将伴随有正电荷的积累 ◼ 鞘层电位：相对于等离子体来讲，任何位于等离 子体中或其附近的物体都将自动地处于一个负电 位 电子的高速度导致产生鞘层电位 电子与离子具有不同速度的一个直接后果是产 生等离子体鞘层以及鞘层电位： 鞘层电位可由电子能量分布为 麦克斯韦分布的假设求出： 2 1 e e p ) 2.3m m ln( e k T V + =
辉光等离子体鞘层及相应的电位分布 e!@6由6 e⊕ e eve ⑥1⑥ ④ e⊕ b 等离子体区近确层区1翻层表面 A的变化范围不大,约等于电子温度e的4-6倍,~10V
辉光等离子体鞘层及相应的电位分布 Vp的变化范围不大，约等于电子温度Te的4-6倍，10V
整个直流辉光放电系统的电位分布 闭极 电位 阳极桶 阴爱颖腊1 两极间的电压降几乎全部集中在阴极鞘层中:因为负电极力图吸 引的是正离子,但后者的质量大,被加速的能力弱,加速较难
整个直流辉光放电系统的电位分布 两极间的电压降几乎全部集中在阴极鞘层中：因为负电极力图吸 引的是正离子，但后者的质量大，被加速的能力弱，加速较难