1 / 34

מכשור אלקטרוני: פרק 6 – אלקטרוניקה של הפזה הגזית (פלזמה)

מכשור הפועל על פי הולכה בגזים. 6.1. נושאי מטען בגזים. 6.2. מקורות למטענים בגזים. 6.3. תהליכים בפזה גזית. 6.4. תגובות קתיונים. 6.5. תופעת ה- Avalanche. 6.6. חוק הגז האידיאלי. 6.7. גז מציאותי. 6.8. מכשור אלקטרוני: פרק 6 – אלקטרוניקה של הפזה הגזית (פלזמה).

gella
Download Presentation

מכשור אלקטרוני: פרק 6 – אלקטרוניקה של הפזה הגזית (פלזמה)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. מכשור הפועל על פי הולכה בגזים 6.1 נושאי מטען בגזים 6.2 מקורות למטענים בגזים 6.3 תהליכים בפזה גזית 6.4 תגובות קתיונים 6.5 תופעת ה- Avalanche 6.6 חוק הגז האידיאלי 6.7 גז מציאותי 6.8 מכשור אלקטרוני: פרק 6 –אלקטרוניקה של הפזה הגזית (פלזמה) העבר תגובת העברת אנרגיה לפני לומינסנציה מכשור 5 גז

  2. 6.1- מכישורים הפועלים על פי עקרונות של הולכה בגזים בשפופרת גז באוויר מכשור 5 גז

  3. 6.2 - נושאי מטען הולכה בפלסמה הולכהבוואקום אלקטרונים אלקטרונים יונים חיוביים קתיונים יונים שליליים אניונים מכשור 5 גז

  4. Ar+ e- קתודה תרמיונית רגילה אנודה תיאור בסיסי של "שפופרת" גז מעטפת (?) לא קיימת במערכות עם הולכה באוויר Ar גז/אוויר אם יש יינון, השדה מפריד בין המטענים הזרם הוא סכום הזרמים מכשור 5 גז

  5. + vy f - + 2 -סימן של המטען יכול להיות שונה s1 vz 3 - מספר המטענים (n) _ Al+3 Cu+2 Ar+1 יונים בשדה חשמליומגנטי יונים מתנהגים בשדה חשמלי ומגנטי דומה לאלקטרון עם ההבדלים הבאים: 1 - מסה שונה מכשור 5 גז

  6. וגז וואקום 6.3 - מקור לאלקטרונים בהתקני • 6.3.1 - אפקט תרמיוני • 6.3.2 - אפקט פוטואלקטרי • 6.3.3 - פליטה משנית • אפקט תרמיוני • אפקט פוטואלקטרי • פליטה משנית • 6.3.4 - יינון בשיווי משקל תרמי • 6.3.5 - יינון ע"י קיטוב מושרה מקור זהה למכשור מבוסס על הולכה בוואקום מכשור 5 גז

  7. Gas + hn Gas++ e- קרינה רדיו-אקטיבית קרינה קוסמית hn+ Mphel e-* +Mphel+ 6.3.2 אפקט פוטואלקטרי בגז Photo-Ionization hn > EI פגיעה פוטון במוצק hn > w EI > w ההבדל הנוסף לאשר את חוק שימוא המטען מכשור 5 גז

  8. Gas + e-* Gas+ + 2e- 6.3.3 - "פליטה משנית" בגזים Ionization by energetic electrons הגברה התנגשות מייננת Ek ,before collision, Total = Ek,after ,Total + EI Ek(e1*)+ Ek(Gas) = Ek(e1) + Ek(Gas+) + Ek(e2) + EI מכשור 5 גז

  9. Kr0 Kr+ + e- 6.3.4 -"יינון עצמי": עבור כל הגזים קיימת תגובה בשווי משקל דינמי שני מצבים בשיווי משקל. הפרש האנרגיה בין המצבים היא אנרגית היוניזציה התפלגות לפי וולצמן תלויה בטמפרטורה ובאנרגיית היוניזציה מכשור 5 גז

  10. E [eV] E2 E1 E0 N N2 N1 N0 6.3.4 - התפלגות פרודות בשווי משקל לפי וולצמן N1 = N0 e-DE01/kTparticles [N1] = [N0] e-DE01/kT particles/cm3 JRD = a AT2 e-w/kT [A/cm2] מכשור 5 גז

  11. דוגמה Ei(Kr) = ? Ei(Kr) = 14 eV [Kr0] = 5x1019 [atoms/cm3] T = 1500 0K [Kr+] = ? Ei/kT= 14/(8.66x10-5 x 1500) = 108 e-108 = 1.25 x 10-47 [Kr+]/[Kr0] = e-Ei/kT = 1.25 x 10-47 [Kr+]= [Kr0] e-Ei/kT = (5x1019)(1.25x10-47) = 6.25 x 10-28 [ions/cm3] [charges/cm3] = ? 1.25 x 10-27 [charges /cm3] גורם לרעש מכשור 5 גז

  12. א +Z +V -V ב +Z קיטוב +V* -V* + ג e- +Z יינון 6.3.5 - יינון ע"י קיטוב מושרה Induced Polarization מכשור 5 גז

  13. Gas Vacuum 6.4.1 - האצת אלקטרונים ויונים האצת אלקטרונים 6.4.2 – לומנסציה (של פלסמה) לומינסנציה קתודית 6.4.3 - הטיה ע"י שדה חשמלי הטיה ע"י שדה חשמלי 6.4.4 - הטיה ע"י שדה מגנטי הטיה ע"י שדה מגנטי אין בקרת עוצמת אלומה 6.4.5 - העברת אנרגיה Energy Transfer (דמיון חלקי) עירור לרמת ההולכה תהליכים בפזה גזית 6.4 מכשור 5 גז

  14. e- + V e-* Gas+ + V Gas+ * 1/2 2eV mGas v = - + d L 1/2 2eV me v = Ek(L) d Ek(d)= L 6.4.1 - האצת האלקטרון, קתיון, אניון אנרגיה הקינטית כתלות במרחק מהקתודה אלקטרון עשוי ל"העצר" ע"י התנגשות מכשור 5 גז

  15. SAiNi amu a.w. = SNi (a.w.)molar = (a.w.)x1g משקל מולרי של יסוד משקל מולרי של חומר מולקולרי (M.W.)molar = M.W. x1g מסה של אטומים ומסה של מולקולות מסה של איזוטופ A = Sp + Sn amu משקל אטומי משקל מולקולרי M.W. = S a.w מכשור 5 גז

  16. Gas*emptyGas + hn במוצק:פליטה קתודו-לומינסנטית ChLcon ChLval+ hn פליטת פוטונים Photon Emission 6.4.2 – לומנסנציה – יצירת אור מקורות קרינה, מנורות התפרקות הבדל: פליטת הפוטונים היא מתוך הפלסמה עצמה. בוואקום, האלקטרון חייב לפגוע במוצק להפקת קרינה מכשור 5 גז

  17. mev R = Be v v v Fm Fm Fm Fm Fm Fm R R Fm v Fm v v 6.4.4 - הטיית יון חיובי ע"י שדה מגנטי אלקטרון יון חיובי Fm = (ne)vB Fm = evB Fcp = mev2/R מכשור 5 גז

  18. התנגשות אלסטית e-*+ Gas Gas* + e- עירור Excitation e-*+ Gas Gas*empty+ e- +Z במוצק:עירור לרמת ההולכה e-*+ ChLval ChLcon+ e- 6.4.5 - העברת אנרגיה Energy Transfer יכול להיות העברת אנרגיה קינטית , או... העברת אנרגיה לרמה אלקטרונית גבוהה מכשור 5 גז

  19. Gas++ V Gas+* 1 האצה Gas+*+ Gas 2Gas++ e- יוניזציה (הגבר) 2 e- *+ Gas+ 3 שחבור recombination Gas*empty Gas+*+ Gas Gas++ Gas*empty העברת אנרגיה 4 חיוני לפליטת פוטונים 6.5 - תגובות קתיונים (4 תגובות) התנגשות אי-אלסטית מכשור 5 גז

  20. e-* + Gas Gas+ + 2 e- Gas+*+ Gas 2Gas++ e- 6.6 - תופעת המפולת, Avalache קיימות שתי תגובות הגברה (יוניזציה) תתכן הגברה שתגרום להתכת האנודה נעריך את הסיכוי ל"מפולת" והדרך בעזרת מודל. המודל מחייב ידע המיון תהליכים מכשור 5 גז

  21. Kr0 Kr+ + e- d[Kr+] = k1 [Kr0] dt Kr+ + e- Kr0 d[Kr0] ביטוי קינטי = k2[Kr+][e-] dt רישום תהליכים תגובה מסדר ראשון ביטוי קינטי תגובה מסדר שני מכשור 5 גז

  22. מודל להערכת הגידול במספר אלקטרונים הנחות 1 – נוצר אלקטרון אחד בכל התנגשות 2 – ניתן להזניח: • התרומה של הקטיונים לזרם • תהליכים המעלימים אלקטרונים • תגובות באנודה • שיחבור 3 – ריכוז הפרודות הנאוטרליות גדול מאוד ביחס לריכוז האלקטרונים. (מאפשר טיפול לתגובה מסדר ראשון) 4 – מספר האלקטרונים האנרגטיים יחסי למספר האלקטרונים החופשיים [e-*] = k’[e-] מכשור 5 גז

  23. e-* + Gas Gas+ + 2 e- d[e-] =k2[Gas][e-*] dt d[e-] =k’2[Gas][e-] A[e-] dt המודל תגובה מסדר שני [e-*] = k’[e-] מספר האלקטרונים האנרגטיים יחסי למספר האלקטרונים החופשיים תגובה מסדר ראשון (פסוידו סדר-ראשון) ריכוז הפרודות הנאוטרליות גדול מאוד מספר ההתנגשויות בין אלקטרונים ואטומים ליחידת זמן מכשור 5 גז

  24. = A[e-] = Adt d[e-] dt d[e-] A=1/t זמן ממוצע בין התנגשויות [e-] המודל [e-]t= [e-]0exp(At) מכיוון ו-A הוא מספר התנגשויות בין אלקטרונים ואטומים ליחידת זמן, נגדיר [e-]t=[e-]0exp(At)=[e-]0exp(t/t) מכשור 5 גז

  25. דוגמה t = 10-4 s t = 10-3 s נקבל כעבור מילישניה, אם יש רק אלקטרון אחד בתחילת התהליך [e-]t=[e-]0exp(t/t) t/t = 10 et/t = 22,026 [e-]t = 1 ms = 22,026 electrons מכשור 5 גז

  26. נגד R I Vin מנורת התפרקות Vlamp הנטל Vin = Vlamp + VR = Vlamp + IR Vlamp= Vin - IR מכשור 5 גז

  27. PV (1 atm)(22.41 liter) R = = nT (1 mole)(273.15 0K) 6.7 -חוק הגזים PSTP = 1 atm VSTP = 22.41 liter TSTP = 273.15 0K n = 1 יחידות וחישוב R PV =nRT = n(NAvok)T STP עבור גז אידיאלי R = 0.08205 liter atm mole-10K-1 ת.11 מכשור 5 גז

  28. PV n= RT דוגמה: חישוב כמות החומר Vi = 500 ml P = 0.23 atm t = 20 0C T = t +273 = 293.15 0K ni = (0.23)(0.5)/(0.08205)(293.15) = 4.8 x 10-3 mole ת. 10 מכשור 5 גז

  29. Pressure x Volume = Force Area x Length Force Pressure x Volume = x Length Area = אנרגיה PV ת. 13 תרגיל: נתון ש-: R = (N0k) חשב את הקבוע של וולצמן ב-joule Pressure x Volume = Force x Length = Energy מכשור 5 גז

  30. PV= nRT המודל של גז אידיאלי גז מציאותי (גז (Van der Waals מנבא טוב את הקשר בין V, T, ו-n בלחצים נמוכים וטמפרטורות גבוהות אבל, המודל : 1 -לא עוקב במדוייק ב- Pגבוה ו-T נמוכה ו- 2 - לא מסביר את ההפיכה לנוזל ולמוצק Van der Waals הסביר שזה נובע מכך שבמודל של הגז האידיאלי לא לוקחים בחשבון: 1 - את הנפח של מולקולות הגז ו- 2 - בין המולקולות יש כוחות משיכה: כוחות van der Waals מכשור 5 גז

  31. כאשר a הוא מקדם תיקון הלחץ גז אידיאלי PV = nRT [P + a(n/V)2] (V - nb) = nRT גז וואן-דר-וואלס היא הצפיפות בריבועn/V b הוא מקדם תיקון הנפח http://neon.chem.uidaho.edu/~honors/real.html מכשור 5 גז

  32. a הוא מדיד לכוחות משיכה בין המולקולות b מטפל בנפח הסופי של הפרודות מכשור 5 גז

  33. a, גורם תיקום הלחץ [P + a(n/V)2] הלחץ המתוקן גדול יותר גורם התיקון מוכפל בצפיפות בריבוע מדוע בצפיפות? "לחץ" זאת מדידה של הכוח ליחידת שטח המופעל על ידי המולקולות בהנגשות בקיר של המיכל מולקולה העומדת להתנגש בדופן "סובלת" מהמשיכה של כוחות וון-דר-וואלס של המולקולות השכינות כל מולקולה מרגישה את המשיכה של nNAvo – 1 ≈ nNAvo מכשור 5 גז

  34. b, גורם תיקום הנפח (V - nb) הנפח האמיתי, העומד לרשות האנרגיה הקינטית, קטן יותר מהנכתב ע"י מימדי הכלי המכיל את הגז, כי חלק ממנו תפוס ע"י המולקולות של הגז התיקון הוא עבור כל מולקולה, לכן מוכפל ב-n מכשור 5 גז

More Related