DC glow discharge 플라즈마 관련 기초지식
2019.09.16 00:41
안녕하십니까 플라즈마 입문단계를 공부하고 있는 전기공학과 학생입니다.
다름이 아니라 공부를 하는 중에 플라즈마 소스 부분에 직류 글로우 방전에서 r-process 부분에서 2차 방출이 일어나는데
여기서 이차전자가 이온화를 잘시키는 것으로 알고 있습니다. 하지만 이온은 그에 비해 잘 시키지 못한것 같습니다
정리하자면 플라즈마에서 이온은 전자에 비해 중성종을 이온화시키기 어려운 이유가 무엇일까요?
기본적인 내용인데 많이 부족해서 모르겠습니다.
부탁드립니다!! 감사합니다.
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아래 내용으로 정리가 되어 있고, 추가 사항도 검색하여 공부할 수 있을 것입니다.
여기서 핵심은 cathode 쪽에서 생성된 전자들은 에너지를 얻으며 가속되는데, 그 방향이 반응기 본체 쪽입니다. 즉 생성에 기여할 확률이
높습니다. 따라서 음전극 근방의 전자들은 크게 가속 될 수 있는 영역에 있어, 이온화에 기여하게 되는 점을 강조합니다. 이 개념으로 게시판의 다른 글도 읽어 보면 플라즈마에 좀 더 친근하게 다다 갈 수 있을 것 같습니다.
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DC glow는 음극과(negative electrode) 양극(positive electrode)의 전극에 DC 전압을 인가하여 형성된 전기장에서 가속된 전자들이 공간내 기체 분자나 원자들을 이온화 하여 플라즈마가 형성되게 됩니다. 공간 내에 플라즈마가 형성되면 전자들은 쉽게 양 전극(positive electrode)으로 흘러들어 가게 되고 이온은 질량이 상대적으로 무거워서 음 전극으로 쉽게 흘러들어 가게 되지 않습니다. 따라서 음극과 양 전극 근방에서 일어나는 상황이 서로 대칭적이지 않습니다. 결국 음극 근방에서 형성된 전위 차가 커서 큰 전기장이 형성되고 이 결과로 이온이 가속되게 되는데 이때 음극에 형성괸 전위분포를 음극 전압강하라 합니다. 이 현상은 음극에 형성된 sheath현상으로 이해 할 수 있으며 이 곳은 플라즈마 반응기 내에서 가장 전기장의 세기가 강한 곳으로 전기장의 방향은 음극판을 향합니다. 이 전기장으로부터 가속된 높은 에너지를 가진 이온이 음극 판에 입사하고 음극 표면과 충돌해서 방출되는 전자, 즉 이차전자들은 이 전기장으로부터 가속되면서 반응기 중심부로 날아가게 되고 이들은 다시 공간 내 이온화 반응에 기여함으로써 플라즈마를 유지하는데 매우 중요한 역할을 하게 됩니다. 따라서 음극에서의 전압강하는 플라즈마 유지에 매우 중요한 역할을 합니다. 이에 반해 양극쪽에서는 미약한 전압강하 부분이 있기는 합니다만 위에서 설명한 바와 같이 이 크기는 크지 않기 때문에 중요하게 다루지 않습니다. DC 방전에서 음극 전압강하, 음극 전압강하영역의 거리, 음극의 재질이 매우 중요한 인자임을 알수 있습니다