Inter-electrode distance effect on dc discharge characteristics in nitrogen

Abstract

This paper studies the inter-electrode distance effect on voltage drop across it and cathode sheath thickness. The voltage across the electrodes and the sheath thickness are found to increase when the anode moves away from the cathode through the negative glow. The probe technique reveals that increasing the inter-electrode gap with the current fixed leads to the plasma concentration growth in the negative glow. The discharge current is transported through the negative glow by fast electrons accelerated in the cathode sheath; therefore one requires applying higher voltage across the electrodes to support the current in a longer gap. This is the reason for the increase of the plasma concentration in the negative glow and in the cathode sheath thickness.

Досліджено вплив відстані між електродами на падіння напруги на них і товщину катодного шару. Отримано, що напруга на електродах і товщина шару зростають, коли анод віддаляється від катода крізь негативне світіння. Зондовим методом показано, що збільшення зазору між електродами при фіксованому струмі призводить до підвищення густини плазми в негативному світінні. Розрядний струм крізь негативне світіння переноситься швидкими електронами, які прискорюються в катодному шарі, тому для підтримки фіксованого струму в більш довгому зазорі потрібно до електродів прикласти вищу напругу. Це призводить до збільшення густини плазми в негативному світінні і товщини катодного шару.

Исследовано влияние расстояния между электродами на падение напряжения на них и толщину катодно-го слоя. Получено, что напряжение на электродах и толщина слоя возрастают, когда анод удаляется от като-да через отрицательное свечение. Зондовым методом показано, что увеличение зазора между электродами при фиксированном токе приводит к повышению плотности плазмы в отрицательном свечении. Разрядный ток через отрицательное свечение переносится быстрыми электронами, ускорившимися в катодном слое, поэтому для поддержания фиксированного тока в более длинном зазоре нужно к электродам приложить бо-лее высокое напряжение. Это приводит к увеличению плотности плазмы в отрицательном свечении и толщины катодного слоя.