24
менее подвижное, чем катодное. Теми-ра поверхности в анодном пятне такая же или несколько ниже, чем в катодном. В нек-рьгх типах Д. р. при токах в десятки А на катоде и аноде возникают факелы, имеющие характер плазменных струй, вытекающих с большой скоростью нормально к поверхности электродов. При токах более 100 ч-300 А возникают добавочные факелы и столб Д. р. приобретает структуру пучка плазменных нитей. Природа и механизм образования факелов изучены пока недостаточно. При появлении факелов положит, столб соединяет две произвольно перемещающиеся точки катодного и анодного факелов и может быть ориентирован относительно них любым образом (напр., перпендикулярен); в столбе особенно легко проявляются многие неустойчивости.
Нагретый до высокой темп-ры и ионизованный газ в столбе находится в состоянии плазмы. В граничной зоне между катодным слоем и столбом ток эмиссии переходит в ток проводимости. Электропроводность плазмы и зависимости от вида Д. р. может принимать практически любые значения вплоть до значений электропроводности металлов, по, как правило, она на неск, порядков меньше. Выделяющаяся в столбе джоу-лева теплота восполняет все потери анергии из столба плазмы, поддерживая неизменным е╦ состояние, к-рое определяется характером распределения энергии по всем степеням снободы. Полностью равновесные распределения, строго говоря, в плазме Д, р. никогда не реализуются. Однако состояние свсрхплотной плазмы при концентрации заряж. частиц ЛГ^Ю18 см~3 иногда можно считать близким к полному термодиламич. равновесию. При меньших плотностях (до А"~1016 см""3) может реализоваться состояние т. п. локально го термического равновесия, при к-ром в каждой точке плазмы распределения любых частиц но скоростям в основном максвелловские, распределения атомов и молекул по возбужд╦нньш состояниям ≈ больцмановские, степени диссоциации и ионизации удовлетворяют закону действующих масс, а давление ≈ уравнению состояния, прич╦м но все эти распределения входит одно и то же значение темп-ры Т, являющееся функцией координат. Исключение в этом случае составляет лить излучение плазмы; оно далеко от равновесного (планковского) и определяется составом плазмы и скоростями конкретных радиац. процессов (линейчатое излучение, сплошное тормозное и рекомбина-ционкое и т. д.). При очень ограниченных размерах столба Д. р. (неск. мм) даже в плотной плазме (JV^ ^101S см~3 для Но, Ar<l0lfi см~3 для др. газов) состояние локального термич, равновесия может нарушаться за сч╦т процессов переноса (см. Переноса процессы в и л а з м е), включая радиационные. Это выражается в сильном отклонении coctaiia плазмы и за-ссл╦пностсм! возбужд╦нных уровней от их равновесных значений. В таких случаях сохраняется обычно лишь частичное локальное термич. равновесие, характеризующееся равновесием между засоленностями самых верхних возбужд╦нных уроьпсй и концентрацией сво-бодных электронов, к-рые предполагаются в оси. максвелловскимп. Т. о., кинетика плазмы в столбе Д. р. при высоких плотностях заряж. частиц определяется гл. обр. процессами соударений, а по мере снижения плотности все большую роль играют радиац. процессы. Границы применимости указанных ныию приближений в каждом конкретном случае можно грубо оцепить с помощью соответствующих критериев, но при этом всегда .необходимо контролировать выполнение этих признаков применимости. Соблюдение этого условия необходимо для доказательства адекватности выбранных методов диагностики плазмы.
Длина столба Д, р. в принципе может быть произвольной, но его диаметр ж╦стко определяется условиями баланса выделяющейся и теряемой энергии. С ростом тока или давления тптт осн. механизма потерь неоднократно меняется; при таких сменах может
происходить контракция столба (см. Контргаироваи-ный разряд]. Для Д. р. наиб, характерны диссоцпатив-ная контракция (при токе Гд) и ггинч-эффект (при токе
z'jj). Первая из них связана с резким изменением теплопроводности плазмы в молекулярных газах в зоне интенсивной диссоциации, вторая возникает при превышении магнитного давления- ыад газ акинетическим-
Конкретные значения токов г'д иг'п очень сильно зависят от условий горения разряда; обычно 1^гд<102 А; гп>103 А. Д. р. при i>in принято называть сильноточным, прк i>f'1I ≈ сверхсилыюточиым.
Широкое развитие приобрело матем. люделпрование столба Д. р. Матем. модели включают в себя уравнения кинетики, электродинамики, а при необходимости и магнитной гидродинамики плазмы. В большинстве случаев такие модели в принципе позволяют с достаточным приближением рассчитать на ЭВМ значения всех параметров столба плазмы, однако при этом необходим тщательный контроль адекватности модели, что само по себе представляет также очень сложную задачу.
Свойства и конкретные параметры Д-р. меняются в очень широких пределах в зависимости от его типа и условий горения. Классич. примером является Д. р. пост, тока, свободно горящий в воздухе между угольными электродами. Его типичные параметры: ток от ампера до сотен ампер, катодное падение потенциала та 10 В, межэлектродиое расстояние ≈ от мм до см, темп-pa плазмы ~7()(Ю К, темп-pa поверхности в анодном пятне ~3900 К. Д. р. применяется в технике (угольные лампы) и науке (эталонный источник света). Д. р. с угольным анодом, просверленными заполненным исследуемыми веществами или пропитанным лх растворами, широко используется в спектральном анализе руд, минералов, солей и т. п. Темп-pa плазмы при введении примесей исследуемых веществ снижается прибл. пропорционально эфф. потенциалу ионизации среды.
Д. р. пост, тока может устойчиво гореть в воздухе как между угольными, так и между металлич. электродами. Но разряд переменного тока горит самостоятельно при любых токах только между угольными электродами. При использовании же металлич. электродов для поддержания разряда при токах <10 А необходим нспомогат. ионизатор (с этой целью в практике спектрального анализа, напр., применяется наложение ВЧ-разряда на дуговой, горящий при частоте 50 Гц).
Д. р. становится фактически самостоятельным и при применениях накаливаемого катода (обычно при низких давлениях газа). Однако практически все характеристики разряда при эгом остаются типично «дуговыми», за исключением величины катодного падения потенциала, к-рая ещ╦ снижается. Аналогичное снижение происходит и при использовании плазменных катодов (см. также Низковольтная дуга}.
Применение Д. р. в качестве спец. источника света в научных исслодованиях требует обычно стабилизации положит, столба в пространстве. Такая стабилизация может осуществляться шайбами или стенками разрядной трубки, тангенциальными потоками жидкости или газа в узких каналах, вихревым потоком газа вдоль столба свободно горящей дуги, маги, полем и т. д.
Д. р, применяется также в разл, конструкциях генераторов плазмы (напр., в плазмотропах), в нек-рых плазмохим. реакторах, в электросварке, в разл. электронных и осветит, приборах (коммутаторы, ртутные выпрямители, газотроны, газоразрядные источники света и т. д.).
Лит.: Грановский В. Л., Электрический ток в газе, М., 1971; Экспериментальные исследования плазмотроиоп, под ред. М. Ф. Жукова, НоносиП., 1977. В. Н. Колесников.
ДЙРКА ≈ квазичастица (фермион}\ наряду с электроном проводимости используется для описания электронной системы полупроводников^ полу металлов и металлов. Термин «Д.» применяется в двух близких, но различных смыслах. 1) Возбужд╦нное квантовое
