Efeitos da velocidade de deriva de elÃtrons sobre a instabilidade e formaÃÃo de estruturas eletrostÃticas em uma coluna de plasma de mercÃrio.

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

1997

RESUMO

Neste trabalho sÃo apresentados os resultados de investigaÃÃes realizadas na coluna positiva de uma descarga de alta densidade de corrente (3,0 . 103 - 8,0 . 103 A/m2), operando em baixa pressÃo de vapor de mercÃrio (2,0 . 10-2 - 1,4 . 10-1 Pa) e livre de campo magnÃtico. Nestas condiÃÃes a velocidade de deriva dos elÃtrons na direÃÃo axial, à o principal parÃmetro responsÃvel pelo transporte de corrente da descarga e pode alcanÃar uma apreciÃvel fraÃÃo da velocidade tÃrmica dos elÃtrons. Esta velocidade de deriva influenciarà na distribuiÃÃo de velocidades dos elÃtrons, modificando-a para uma chamada maxwelliana com deriva. Os efeitos desta modificaÃÃo sÃo introduzidos na teoria radial da coluna positiva de Tonks e Langmuir para avaliar o comportamento do potencial de plasma e da densidade de elÃtrons com a distÃncia radial e da temperatura de elÃtrons com a pressÃo. Estes parÃmetros foram inferidos de caracterÃsticas de sondas eletrostÃticas (Sondas de Langmuir) cujas posiÃÃes radiais e longitudinais podem ser alteradas, o que permitiu, tambÃm, verificar a uniformidade axial do plasma quando a velocidade de deriva dos elÃtrons à conduzida a valores crÃticos de auto-excitaÃÃo de instabilidades eletrostÃticas e formaÃÃo de camada dupla. Teoricamente este efeito à estudado analisando-se as caracterÃsticas de instabilidade de uma perturbaÃÃo eletrostÃtica axial do regime permanente. Assim, procedeu-se uma anÃlise da estabilidade do plasma constituÃdo de trÃs fluidos: elÃtrons, Ãons e partÃculas neutras, considerando-se efeitos de colisÃes elÃsticas e inelÃsticas. Como resultado, algumas instabilidades eletrostÃticas sÃo previstas, identificadas pela relaÃÃo entre a velocidade de deriva e a velocidade tÃrmica dos elÃtrons. Na prÃtica, ocorre uma faixa de valores desta relaÃÃo que distingue os regimes de operaÃÃo da descarga, desde o regime permanente (estÃvel) para o qual esta faixa de valores à constante (0,4) atà o regime de fortes oscilaÃÃes de corrente da descarga quando assume valores em torno da unidade. Neste regime à conduzido um estudo sobre formaÃÃo e manutenÃÃo de camadas eletrostÃticas que se formam na coluna positiva do arco. A camada dupla (CD) à induzida a se formar num local desejado, pela constriÃÃo da seÃÃo de Ãrea transversal da descarga (constriÃÃo magnÃtica da coluna de plasma) por um campo magnÃtico axial produzido por uma bobina simples ou por uma bobina de Helmholtz. Este campo atua apenas localmente sobre os elÃtrons tal que seus efeitos nas regiÃes adjacentes das camadas eletrostÃticas nÃo sÃo significativos. O deslocamento da camada dupla ao longo do eixo da coluna de plasma à controlado pelo movimento da bobina nesta direÃÃo o que permitiu nÃo somente a caracterizaÃÃo do plasma nas regiÃes adjacentes à camada dupla como tambÃm obter vÃrios perfis de potenciais das camadas eletrostÃticas utilizando-se uma sonda auto-emissiva fixa no eixo da coluna. Neste aspecto, foi dado Ãnfase ao estudo experimental sobre a variaÃÃo do perfil de potencial de camadas eletrostÃticas da forma de perfeitos buracos de elÃtrons com relaÃÃo aos parÃmetros operacionais: a corrente da descarga, a pressÃo de vapor de mercÃrio e a induÃÃo magnÃtica local. Finalmente, foram efetuadas medidas em ambos os lados da CD das energias dos Ãons dirigidas radialmente, do potencial flutuante da parede e da dispersÃo de energia dos Ãons usando-se um analisador eletrostÃtico de energia posicionado rente a parede do tubo de descarga. Os resultados mostram que os Ãons sÃo fortemente aquecidos, especialmente no lado anÃdico da camada dupla.

ASSUNTO(S)

eletrostÃtica sonda de langmuir descargas elÃtricas a arco camadas duplas fÃsica de plasmas estruturas potenciais plasmas (fÃsica) perfis de densidade de elÃtrons

ACESSO AO ARTIGO

Documentos Relacionados