Плазма газоразрядных источников света низкого давления - Миленин В.М.
ISBN 5-288-00727-6
Скачать (прямая ссылка):
Существенное значение для применения метода дифференцирования зондового тока имеет правильный выбор амплитуды модулирующего сигнала. Из разложения (2.1) видно, что в общем случае сигнал регистрируемой гармоники зондового тока представляет собой ряд из второй, четвертой и более высоких производных. Чтобы получить достоверную информацию при иооледо-вании ФРЭ указанным методом, необходимо амплитуду дифференцирующего сигнала выбирать наотолько малой, чтобы всеми производными амплитудного ряда, кроме второй, можно было пренебречь. В общем случав, когда неизвестно аналитическое выра-іение для зондового тока, провеоти оценку ошибки, связанной оконечностью величины амплитуды модулирующего сигнала,веоь-иа сложно. Общепринятой практикой является экспериментальный оптимальной величины этого сигнала, который произво-
91
дится следующим образом: из разложения (2.1) видно, что производные более выоокого, чем вторая, порядка не оущеотвешш, если амплитуда гармоники зондового тока на частоте 2со квадратично завиоит от амплитуды модулирующего сигнала а. Таким образом, строитоя экспериментальная завиоимооть амплитуды из-меряемой гармоники тока от величины а2 и в качеотве рабочего значения (а) выбирается величина, соответствующая прямолинейному учаотку этой кривой.
Однако для решения ряда физичеоких задач, овязанных о исследованием функции распределения электронов, необходимо попользовать модулирующий оигнал доотаточно большой амплитуды. К таким задачам можно отнеоти решение проблемы анализа распределения быотрых электронов по энергиям в паузе тока импульсного разряда или, например, измерение функции распределения в условиях интенсивных колебаний в плазме. В первом случав рост амплитуды модулирующего зондовый ток оигнала связан с необходимостью увеличения отношения оигнала к шуму, а второй случай характерен тем, что дейотвие колебаний потенциала плазмы равносильно увеличению амплитуды а.
В работе [54] был предложен метод вооотановления истинного вида ФРЭ из экспериментально измеренной второй производной зондового тока, искаженной вследствие большой амплитуды (а) модулирующего оигнала. Суть метода оводитоя к следу щему. Функцию распределения любого вида можно представить как Го»
/<6>в S J'<е')?<е-є')dt\
где є') - дельта-функция. Выражение для плотности зондового тока при этом, будет иметь вид
(eV)«2Z?(в - еV)de ^f<er)8<e-e')de'.
Положив V-l^+acosura, разложим это выражение для плотности тока в род Фурье:
«о я«1
92
Коэффициент разложения является амплитудой второй гармоники зондового тока, которая для оигнала вида V(i)*acos сої равна второй производной зоцдового тока:
*Ц С d(ul)co$(2it>l) С" rfe(e-eV)f /<є')?(е-є'>^е\
Меняя порядок интегрирования и иопользуя овойотво оимметрии дельта-функции, получаем:
Ъ <*\> Т2°<е Уо •? '> *8 >
Таким образом, экспериментально измеряемая амплитуда второй гароники зондового тока ср2<е^) является оверткой истинной функции распределения о функцией Ф^(е1^,е'). По аналогии с оптикой авторы назвали функцию (j>0 (eV0, є') аппаратной функцией прибора. Истинная функция распределения в этом слу-чае находится путем решения интегрального уравнения при известном виде аппаратной функции ^(е^, е'Ь которая является Ядром уравнения Фредгольма 1-го рода. Суммарный анализ систематических погрешностей показывает, что точнооть измерения в»Э составляет для разряда в омеои паров ртути о аргоном примерно Щ.
Кроме систематических необходимо учитывать случайные погрешности, обусловленные шумами измерительной уотановки. Для разряда в омеои паров ртути о аргоном отношение оигнал/шум в области 8 4 6 эВ ооставляд^ примерно Ь%.
Следует отметить, что при исследовании параметров плазми часто бывают интересны относительные величины. В этом случае» погрешности измерений связаны в основном оо случайными ошибками и относительные измерения ФРЭ в области быстрых юектронов могут фиксироваться о точноотью около 8 •f 10#.
93
5. ІРаочет заселенности возбужденных ооотояний I атома ртути
В работах по исследованию заоеленноотей возбужденных оо отояний атомов в газоразрядной плазме наиболее чаото исполь зуютоя методы поглощения, в оонове которых лежит известно соотношение [69]:
где JV^ - концентрация атомов на поглощающем уровне I; ьеи». коэффициент поглощения для линии, соответствующей переходу] A-*Z; Ji)1 - сила осциллятора. Формула (2.3) справедлива дл любой формы контура линии поглощения. Если контур известен,» интегральный коэффициент поглощения $"vto)dt можно выразия через значение коэффициента поглощения в максимуме линии (Se1n^) и получить зависимость &msx от N1. Например, для доплеровского контура имеем:
где Хм - длина волны соответствующего перехода (в нанометрах); AXp - ширина доплеровокого контура (в нанометрах^.
Существует несколько методов определения величин аеюкй или Wn^x' Основные из них подробно изложены в работе [69].
Измерение заселенности методом реабоорбции. Для измерения засоленностей возбужденных атомов ртути удобно использо-: вать два варианта метода реабсорбции: схему о двумя идентичными трубками и схему с расположением зеркала за трубкой .Первым способом определяются заселенности резонансных урорчеі 6? и 61Pp вторым - заселенности метастабильных уровне!! 63/3j12. Измерение концентрации метаотабильных атомов ртути вдоль оси разряда в условиях работы люминесцентных ламп невозможно из-за больших концентраций атомов ртути на 63P02 " уровнях. По схеме двух идентичных трубок, расположенных одна за другой вдоль оптической оои, измеряется величина относительного поглощения:
