2.4.4. Разряды с плоской конфигурацией, поддерживаемые электронным пучком

Интерес к разрядам с плоской конфигурацией, поддерживаемым электронным пучком, возник благодаря разработке устройств, позволяющих получать несамостоятельные разряды, инициируемые электронным пучком, с целью применения их для накачки лазерных газовых смесей при высоком давлении. Такое устройство, схематически показанное на рис. 4, применялось Ченом и др. [23] для исследования прилипания в случае F2 и использовалось затем другими авторами для изучения различных газов.

Газовая смесь, заполняющая плоский диод, находится под давлением, близким к атмосферному. Внутри диода поле может иметь любое значение, но не превышающее то, которое требуется для поддержания самостоятельного разряда. Практически же для каждого буферного газа диапазон средних энергий, в котором могут быть проведены исследования путем варьирования параметра E/N, весьма ограничен. Однако использование различных буферных газов обеспечивает изменение величины средней энергии электронов приблизительно в интервале эВ.

Широкий однородный пучок высокоэнергетических электронов поступает в разрядную область через тонкую фольгу, расположенную позади перфорированного катода, и обеспечивает

однородное по объему распределение электронов по всей разрядной области. Возникающий при этом ток регистрируется на аноде (рис. 4). Длительность импульса электронного пучка достаточна для установления условий стационарности плазмы, плотность которой можно определить из измерений тока при условии, что известна, скорость дрейфа электронов. Если известны также другие процессы, участвующие в балансе между рождением и исчезновением электронов, то можно получить частоту прилипания, что дает в виде функции от E/N для каждой конкретной газовой смеси.

Рис. 4. Схема устройства, предназначенного для создания и изучения однородного разряда при высоких давлениях (согласно Чену и др. [23]). Электронная пушка инжектирует через фольгу импульс высокоэнсргетических электронов (-150 кэВ) в область между электродами плоского диода, содержащего газ, который находится при атмосферном давлении.

С другой стороны, для определения величины можно использовать зависимость тока в «послесвечении», после прекращения действия импульса электронного пучка. Этот частный подход имеет то преимущество, что для него не требуется знать, с какой скоростью образуются электроны под действием пучка.

О точности экспериментов такого типа судить довольно трудно. Измерения, проводимые в стационарном разряде, требуют точного определения плотности тока, а также предположения об однородности разряда. Кроме того, в этом методе величина скорости дрейфа электронов не измеряется и может отличаться от используемого при анализе значения для чистого буферного газа. Предполагается также, что внешнее поле однородно распределено по всей плазме и

что электроды практически не влияют на это распределение. Поскольку в экспериментах такого типа имеют дело, как правило, не с чистыми газами, а со смесями, здесь также приходится сталкиваться с трудностями, связанными с точностью и интерпретацией данных, как и в методах, обсуждавшихся в разд. 2.4.3.