The cathode-fall of low-pressure hydrogen discharges: Absolute spectral emission and model

Abstract

Account of nonlocal ionization by fast electrons in the fluid models of a direct current glow discharge Phys. Plasmas 19, 093503 (2012) Long range temporal correlation in the chaotic oscillations of a dc glow discharge plasma Phys. Plasmas 19, 082313 (2012) Numerical simulation of operation modes in atmospheric pressure uniform barrier discharge excited by a sawtooth voltage Phys. Plasmas 19, 083505 (2012) Extraction of negative ions from pulsed electronegative capacitively coupled plasmas Absolute excitation probabilities from very low to moderate-current hydrogen discharges in parallel-plane geometry are measured and used to test models. Relative emission data are obtained for the H a line, the H 2 (a 3 R ! b 3 P) near-UV continuum, and the H 2 G 1 R ! B 1 P þ u À Á band at pressures of 0.5 and 2 Torr, a 1.05 cm gap, and voltages from 300 to 900 V. Electron behavior is traced using the first negative (A 2 R g ! X 2 P u , v 00 ¼ 0 ! v 0 ¼ 0) band of N þ 2 by adding 2% N 2 . Relative measurements of H a , H 2 near-UV, and N 2 1st negative emission are placed on a absolute scale by normalization to published measurements and Boltzmann calculations of electron excitation. Emission probabilities calculated using a multi-beam kinetics model for the electrons, H þ , H þ 2 , H þ 3 , H À , H, and H 2 are compared with the calibrated experiments. Fast H atoms are calculated to produce H a excitation that is comparable with that of electrons. The calculated emission intensities for H a and H 2 near-UV continuum are within a factor of three of the absolute measurements for a range of 5000:1 in current and 4:1 in hydrogen pressure. Calculations at 2 Torr show that most of the space charge electric field responsible for the cathode fall is produced by H þ 3 ions. [

Espectroscopía de dos fotones de alta precisión en isótopos de hidrógeno para la medida del campo eléctrico en plasmas generados en descargas de cátodo hueco

“…En 2011, Phelps publica un Topical Review donde recopila datos experimentales de campo eléctrico de diferentes autores y sumariza los diferentes modelos de estudios anteriores [117]. También en 2011, B. M. Jelenkovi¢ y A. V. Phelps publican una recopilación de determinaciones experimentales del campo eléctrico obtenidas de descargas con diferentes geometrías, para los cuales desarrollaron un modelo para la dinámica de la descarga que ajustaba algunos de los datos de interés en este trabajo, como el voltaje de la descarga y la longitud de su zona de cátodo [118]. Z. Donkó y colaboradores, han publicado diversos estudios que abarcan diferentes temáticas sobre dinámica de descargas.…”

“…El sputtering presente en las descargas generadas en cátodos de acero inoxidable, que se expande hacia el centro de la lámpara (debido al ujo laminar de gas que se establece en el interior) hace que la comparación con medidas de otros autores y geometrías sea más compleja, pero también muy interesante. Se toma como objeto de estudio la publicación de los autores B. M. Jelenkovi¢ y A. V. Phelps [118], donde presentan un amplio estudio acerca de la dinámica de iones, modelizando descargas En las siguientes secciones, se va a realizar un estudio exhaustivo de las características de la zona de cátodo.…”

“…, siendo p la presión de la descarga en las mismas unidades que[118] para facilitar la comparación. La gura 4.13 presenta los voltajes V c distinguiendo los diámetros y los materiales de los dos cátodos empleados, únicamente para aquellas medidas en las cuales las características de la zona de cátodo son independientes de la densidad de corriente.…”

“…Las presiones de 400 y 600 Pa muestran resultados muy similares, con unas diferencias máximas en torno al ±4 %; por lo que se puede concluir que el campo eléctrico máximo es un parámetro muy estable para determinar características de las descargas, como se ha hecho en esta tesis. , mediante simulaciones o a partir de datos experimentales, han obtenido resultados muy interesantes sobre la dinámica de los iones y las especies iónicas dominantes en cada zona de la descarga[72,117,118,131,160,168].La ecuación 6.5 permite obtener una primera estimación de la energía media de los iones en la zona de cátodo. Antes de llevar a cabo estos cálculos, es importante tener en cuenta que el modelo de Wro«ski no distingue entre las distintas especies iónicas que coexisten allí.…”

“…Torr, 327 V y 55 mA. Figura 2 de[118].de baja presión operadas en hidrógeno. Para nuestro análisis, nos vamos a centrar en la gura 2 de ese trabajo, reproducida aquí en la gura 4.11.…”