Контракция газового разряда (сжатие газового разряда). РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Контракция газового разряда (сжатие газового разряда) - резкое, скачкообразное уменьшение поперечного размера области, заполненной разрядным током, возникающее при превышении нек-рого критич. значения давления газа или разрядного тока. При К. г. р. в неск. раз возрастает объёмная плотность энергии в плазме столба и поэтому резко увеличивается общая яркость свечения и изменяется его спектральный состав. Это явление, характерное для всех типов газового разряда, ограничивает возможность практич. использования газоразрядных устройств областью относительно малых давлений и разрядных токов.

Контракция газового разряда происходит при одновременном выполнении двух условий: 1) эффективность образования заряж. частиц резко спадает от оси к стенкам разрядной трубки; 2) характерное время объёмной рекомбинации (нейтрализации) заряж. частиц

много меньше времени их диффузии на стенки разрядной трубки R²₀/D_a (здесь N - плотность заряж. частиц в разряде,

- коэф. объёмной рекомбинации заряж. частиц, R₀ - радиус разрядной трубки, D_a - коэф. амбиполярной диффузии). За время рекомбинации заряж. частицы в процессе диффузии к стенкам разрядной трубки проходят расстояние

к-рое характеризует размер области, заполненной разрядным током. При выполнении указанных выше условий r_е оказывается много меньше радиуса разрядной трубки R₀. Как следует из соотношения (1), радиус разрядного шнура r_е уменьшается с ростом давления или разрядного тока. К. г. р. происходит вследствие возникновения радиальной неоднородности скорости образования заряж. частиц и объёмной нейтрализации заряж. частиц, механизмы к-рых различны в каждой конкретной ситуации.

В разряде инертного газа резкая радиальная неоднородность скорости ионизации атомов электронным ударом связана с тепловым механизмом - повышенным джоулевым нагревом газа вблизи оси трубки, где даже в диффузном состоянии плотности электронов и тока выше, чем на периферии. Выше плотность - больше джоулев нагрев - выше ионизация. Скорость ионизации, зависящая от отношения E/N_a или от степени ионизации N/N_a (Е - напряжённость электрич. поля, N_a - плотность атомов), оказывается нелинейной при плотностях N

10¹¹ см^-3 и уже при весьма малых энерговкладах

Вт/см (i - разрядный ток), когда объёмная нейтрализация заряж. частиц ещё несущественна. Поэтому для К. г. р. в инертных газах необходимо преобладание объёмной рекомбинации ионов и электронов над пристеночной. Это условие выполняется при достаточно высоких давлениях р

10-50 тор, когда основным сортом ионов становится молекулярный ион А₂⁺, эффективно рекомбинирующий в объёме в результате диссоциативной рекомбинации

С ростом энерговклада темп-pa газа в разряде поднимается, при энерговкладах

10-100 Вт/м это приводит к термич. разрушению молекулярных ионов и уменьшению эффективности объёмной рекомбинации заряж. частиц. Возникает явление, обратное К. г. р.- расконтрагирование, к-рое проявляется в возрастании поперечного размера токового шнура с ростом разрядного тока.

В разряде молекулярного газа практически всегда преобладают молекулярные ионы, эффективно нейтрализующиеся в объёме в результате диссоциативной рекомбинации. Подавляющая часть энергии, вводимой в разряд, расходуется на возбуждение молекулярных колебаний. Поэтому термич. неоднородность, наличие к-рой является необходимым условием К. г. р., возникает в случае, когда объёмная столкновит. дезактивация колебательно возбуждённых молекул преобладает над их диффузионным уходом на стенки разрядной трубки. Переход от стеночного механизма дезактивации колебательно возбуждённых молекул к объёмному происходит при превышении определённого значения давления газа. Резкий, лавинообразный характер такого перехода обусловлен резкой температурной зависимостью скорости колебательной релаксации молекул.

Контракция газового разряда в электроотрицательных газах происходит существенно легче за счёт нейтрализации заряж. частиц при образовании отрицат. ионов с последующей ион-ионной рекомбинацией. К. г. р. облегчается также под воздействием внеш. или собств. магн. поля, к-рое подавляет диффузию заряж. частиц (П инч-эффект).

Контракция газового разряда ограничивает выходные характеристики газоразрядных источников света, газовых лазеров, плазмо-химич. и магнитогидродинамич. установок. Эффективным средством подавления этого вредного явления служит конвективная прокачка или турбулизация газа, снижающая термич. неоднородность разряда и уменьшающая время ухода заряж. частиц из разряда.

Литература по контракции газового разряда (сжатию газового разряда)

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.