Simulation of charged and excited particle transport in the low-current discharge in argon-mercury mixture

Journal of Physics: Conference Series. 2012. Vol. 406. No. 012031. P. 1–6.

Бондаренко Г. Г., Фишер М. Р., Кристя В. И.

Выполнено моделирование кинетики транспорта и взаимодействия электронов, ионов и метастабильных возбужденных атомов в слаботочном разряде в смеси аргон-ртуть между плоскими электродами газоразрядного прибора и исследовано влияние температуры газа на концентрацию и плотность потока частиц. Получены распределения плотностей заряженных и возбужденных частиц между электродами при различных значениях температуры. Их них следует, что главным механизмом образования ионов ртути  является Пеннинговская ионизация метастабилями аргона. Ее вклад резко возрастает с повышением температуры смеси, соответственно повышается концентрация ионов ртути. Расчеты показали, что плотности потоков аргона и ртути в прикатодной области имеют одинаковый порядок уже при относительном содержании ртути 10^-4, соответствующем давлению аргона 10³ Па и температуре смеси 30^оС. Так как средняя длина пробега иона ртути в смеси между резонансными перезарядками на атомах ртути много больше длины пробега иона аргона, значения энергий ионов ртути значительно выше, чем у ионов аргона, поэтому ионы ртути при комнатной температуре вносят основной вклад в физическое распыление электродов, уменьшающее срок службы газоразрядного прибора.

Ключевые слова: моделирование, электроны, electrons, взаимодействие, simulation, interaction, ions, metastable excited atoms, low-current discharge, distributions of particle densities, Penning ionization, resonant charge exchange, physical sputtering, ионы, метастабильные возбужденные атомы, слаботочный разряд, распределения плотностей частиц, Пеннинговская ионизация, резонансная перезарядка, физическое распыление, влияние облучения на свойства твердых тел, газоразрядные приборы и устройства