DC glow discharge 양극 코로나 방전에 대한 질문입니다. [이차 전자의 방출 특성]
2014.07.14 17:05
안녕하세요 김곤호 교수님.
저는 코로나 방전 공부를 하고 있는 대학원생입니다.
저번에 재료에 따른 이온풍에 대해 질문했었는데요 오늘은 다른 질문을 하러 왔습니다.
저는 wire-plate로 전극을 구성해서 wire에 +극 고전압을 인가해서 코로나 방전을 시키고 있습니다.
이번에 재료를 바꾸면서 실험을 했었는데 이해가 잘 되지 않은 부분이 있습니다.
저는 플라즈마 공간 유지에 있어서 wire의 재질특성이 이온화 에너지가 낮아야 방전이 잘되고 plate의 재질특성이 전기전도도가 낮아야 플라즈마 공간이 잘 유지된다고 생각하고 있습니다.
wire의 재질이 이온화 에너지가 낮아야 된다고 생각한 이유는 이온화 에너지가 낮을 수록 방전 개시전압이 낮아지고 그만큼 플라즈마 공간 형성이 용이 하다고 생각했기 때문입니다.
다음으로 plate의 재질이 전기전도도가 낮아야 된다고 생각한 이유는 전기전도도가 높으면 방전이 일어나면서 plate로 손실되는 에너지가 클 것이라고 생각했기 때문입니다.
하지만 막상 실험을 해본결과 이온화에너지가 가장 낮은 은보다 니켈이 더 성능이 좋았고, 전기전도도가 낮은 텅스텐보다 은이 성능이 더 좋았습니다.
혹시 제가 모르는 다른 요소가 있거나 제가 잘못생각한 점이 있다면 설명해주시면 감사하겠습니다.
댓글 1
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김곤호
2014.07.15 14:06
DC glow 방전의 Paschen's law를 보시면 이차 전자의 함수임을 알 수 있습니다. 이 인자는 플라즈마 내의 입사되는 하전입자 (대부분 이온)에 의해서 음 전극으로 부터 방출되는 이차 전자의 방출 비율을 의미하고 이는 입사 이온의 종류 (사용가스에 해당)와 입사 에너지 및 전극의 재질의 함수가 됩니다. 따라서 field 가 커지면 에너지가 커지고 이차 전자의 방출 크기가 바뀌겠고, 전극 재료가 바뀌면 역시 이차 전자 방출 값도 바뀌게 됩니다. 만일 이 값이 커지면 음전극 표면에서 방출된 전자는 전기력을 받아 공간으로 가속을 받으며 날아가게 되고 이는 방전을 발전시키거나 유지하는 중요한 인자가 되게 됩니다. 따라서 방전기 설계를 한다면 전극의 재질선택은 매우 중요하고 그 재료의 이차 전자 방출 특성에 대해서 자료를 확보해야 할 것입니다. 아울러 재료가 erosion이 쉽게 되면 표면 손상이 커지고, 방출된 재료가 플라즈마에 섞이게 되면 플라즈마 상태의 변화를 초래합니다. 따라서 방전이 안정적으로 유지되기 위해서는 전극의 hardness를 적절히 고려해야 합니다. 따라서 전기 전도도의 문제 보다는 재료/물리적 특성에 대해서 고려를 더 해야 좋습니다. 참고가 되었기 바랍니다.