Постоянна Ли Собирающая Поверхность Плоского Одностороннего Зонда При Измерении Функции Распределения Ионов?

Abstract

Рассмотрен вопрос о корректности известного метода плоского одностороннего зонда для измерения анизотропных функций распределения ионов в газоразрядной плазме. Исследование проведено при поло-жительных относительно плазмы потенциалах зонда по величине порядка средней энергии ионов, которая, как правило, много меньше средней энергии электронов. Проанализирована зависимость собирающей поверхности плоского зонда от его потенциала в указанной области значений. Для изотропной функции распределения электронов типа максвелловской и дрювистейновской и анизотропной функции распределения ионов найдена структура призондового слоя. С использованием этих результатов получены аналитические соотношения для поправки ко второй производной зондового тока по потенциалу плоского зонда. Показано, что при измерении функции распределения ионов в широком диапазоне условий в газоразрядной плазме, когда применимо приближение бесстолкновительного зондового слоя, а зонд не возмущает плазму, зависимостью собирающей поверхности зонда от потенциала в указанном диапазоне можно пренебречь. электрических полях. Суть метода состоит в использовании части зондовой характеристи-ки, при которой ионы движутся вблизи зонда в задер-живающем поле, а электроны -в ускоряющем. При этом положительный относительно плазмы потенциал зонда изменяется в диапазоне величин порядка средней энергии ионов. Поскольку известно, что электронный ток на плоский зонд в этих условиях не зависит от потенциала зонда [17][18][19], вторая производная зондового тока несет информацию только о ФРИ по скоростям.С другой стороны, согласно данным [20][21][22], при определении ионного тока насыщения, когда на плос-кий зонд подается большой отрицательный потенциал, площадь собирающей поверхности такого зонда за счет краевых эффектов начинает зависеть от потенциала зонда. Неучет этого обстоятельства может приводить к ошибкам в определении концентрации ионов до двух раз [21,22].Поскольку описанные ситуации формально схожи (с точностью до перемены знака потенциала зонда и за-ряда притягивающихся к зонду частиц), а авторы [14-16] подобных исследований не проводили, то, на наш взгляд, необходимо восполнить этот пробел.В настоящей работе исследуется возможная зависи-мость собирающей поверхности плоского односторонне-го зонда для электронов при положительных значениях потенциала зонда порядка средней энергии ионов.