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Legendre‐Polynom‐Entwicklung und allgemeine Kugelflächenfunktionsentwicklung in der Boltzmann‐Gleichung des Lorentz‐Plasmas
Authors: Winkler R. , Wilhelm J. , Schüller V.
Published: July 2007

Es wird die korrekte Überführung der Elektronen‐Boltzmann‐Gleichung für das Lorentz‐Plasma unter Einschluß elastischer und inelastischer binärer Stöße (1. und 2. Art) mit schweren Teilchen bei Verwendung der Legendre‐Polynom‐Entwicklung für die Geschwindigkeitsverteilungsfunktion der Elektronen in ein der Boltzmann‐schen Integrodifferentialgleichung äquivalentes partielles Differentialgleichungssystem (Hierarchie) für die Entwicklungskoeffizienten der Elektronenverteilung vorgenommen. Ferner werden die einschränkenden Bedingungen für die Anwendbarkeit der Lengendre‐Polynom‐Entwicklung diskutiert und die tensoriellen Momente der Verteilungsfunktion im Rahmen dieser Entwicklung bis zu beliebiger Ordnung berechnet. Weiterhin wird der Zusammenhang der spezielleren Entwicklung nach Legendreschen. Polynomen mit der allgemeinen Kugelflächenfunktionsentwicklung unter‐sucht und die Legendre‐Polynom‐Entwicklung in eine tensorielle Darstellung überführt, die sich zwanglos als Spezialfall in die allgemeine tensorielle Behandlung der Boltzmann‐Gleichung mit einer tensoriellen Darstellung der Kugelflächenfunktionsentwicklung einordnet. Die tensorielle Legendre‐Polynom‐Entwicklung und die hiermit berechneten tensoriellen makroskopischen Momente lassen die in diesem Spezialfall im Lorentz‐Plasma vorliegenden besonderen Symmetrieeigenschaften klar erkennbar werden.
Löschung der Resonanzfluoreszenz durch Fremdgase an Cd‐Atomen
Authors: Krysmanski Kurt‐Herbert , Bredel Eberhard , Böttcher Gertraude
Published: July 2007

Mit der beschriebenen Anordnung wurde die Löschung der Resonanzfluoreszenz der Cd‐Linie 326 nm durch die Gase Ne, Ar und N2 untersucht. Für Ne und Ar liegt die Löschung unter der Nachweisgrenze. Für N2 erweisen sich die Löschquerschnitte als sehr stark temperatur‐abhängig. Im Bereich von 603 ºK bis 853 ºK steigt der Löschquerschnitt von 2.5 · 10−17 cm2 auf 3,0 · 10−16 cm2 (± 15%). Der Fremdgasdruck mußte für die quantitative Auswertung auf den Druckbereich von 5 bis 25 Torr beschränkt werden. Die untere Grenze ist durch das nicht völlig geschlossene Resonanzgefäß bedingt, die obere durch Linienverbreiterungseffekte.
Anfachung und Dämpfung von Ionisationswellen in MHD‐Kanälen und ihr Einfluß auf die effektive elektrische Leitfähigkeit, den effektiven Hall‐Parameter und die mittlere Elektronentemperatur
Authors: Valentini H.‐B.
Published: July 2007

The phase velocity, the amplification rate and the critical Hall parameter are theoretically determined for ionization waves in a weakly ionized plasma streaming across a strong external magnetic field and bearing a current flowing perpendicular to both the magnetic field and the stream velocity. The investigations hold for seeded rare gases at any degree of seed ionization. The critical Hall parameter βc depends on the degree of ionization, the ionization energy and the temperatures of electron gas T0 and neutral gas Tg · βc is always greater than one, if 0 < T0 — Tg ≪ T0 holds. The three‐dimensional treatment indicates the existence of waves with a nonvanishing wave vector component in the direction of the magnetic field.

The influence of ionization waves on mean current density, mean Hall field intensity and mean electron temperature is determined up to second order terms in the relative fluctuations of the electron temperature. The amplification of ionization waves reduces the effective electric conductivity, the effective Hall parameter and the mean electron temperature compared to the undisturbed state. Similar results are also obtained for steady state homogeneous isotropic turbulence and a special case of axially symmetric turbulence. Furthermore, a component of the electric field in direction or in opposite direction to the magnetic field vector may be generated by non isotropic and non homogeneous turbulence.
Untersuchung der positiven Säule der Neonentladung bei mittleren Gasdrücken Teil IV
Authors: Golubowsky Ju. B. , Kagan Ju. M. , Ljagustschenko R. J. , Michel P.
Published: July 2007

Es werden die inneren Entladungsparameter (ne, Te, E/p0) der positiven Säule einer Neonentladung bei mittleren Gasdrücken unter Berücksichtigung sowohl einer Abweichung der Energieverteilungsfunktion der Elektronen von einer Maxwell‐Verteilung als auch radiale Inhomogenitäten der Gasdichte und Elektronentemperatur errechnet. Die berechneten Parameter werden mit experimentellen Daten verglichen.
Ionisationswellen in der Argon‐Mitteldrucksäule
Authors: Venzke Dieter
Published: July 2007

Es wird ein Überblick über das Verhalten der Ionisationswellen in der Argon‐Mitteldrucksäule im Bereich der oberen Selbsterregungsgrenze gegeben. Dispersion und Amplifikation wurden bei künstlicher Anregung von Ionisationswellen kleiner Amplitude bestimmt. Wie durch Untersuchungen bei sehr unterschiedlichen Rohrradien gezeigt werden konnte, verhalten sich unter ähnlichen Entladungsbedingungen auch die Ionisationswellen im wesent‐lichen entsprechend den Ähnlichkeitsgesetzen. Die gewonnenen Daten werden im Rahmen vereinfachter theoretischer Ansätze zu ersten Rückschlüssen auf die mittlere Trägerlebensdauer in der kontrahierten Säule ausgenutzt.
Eine Methode zur Bestimmung der Viskosität eines Plasmas bei Atmosphärendruck
Authors: Rother Wolfgang
Published: July 2007

In this paper a simple method is described to measure the viscosity of a plasma at atmospheric pressure: If spheres move through a cylindrical plasma perpendicular to the axis they undergo a deflection from which the resistance coefficient can be calculated. Measuring too the dynamic pressure and the temperature and knowing the resistance coefficient as function of the Reynolds number the viscosity can be computed. As an example the measurement of the viscosity of a nitrogen plasma is reported.
Untersuchungen über die thermische Belastbarkeit und die Form von Düsen zur Führung von Hochstromplasmen
Authors: Kranz Erich
Published: July 2007

Für Argon als Entladungsgas warden aus den elektrischen Lichtbogendaten die elektrischen und thermischen Belastungsgrenzen von Düsen zur Führung und Einschnürung von Hochstromplasmen berechnet und experimentell bestimmt. Aus den Lichtbogencharakteristiken ergibt sich die elektrische Feldstärke in Düsen und daraus die maximale Düsenlänge als Funktion des Düsendurchmessers und der Stromstärke. Aus der in der Düse umgesetzten Lichtbogenleistung ergibt sich die Leistungsdichte an der Düseninnenwand. Bei bekannten Materialfunktionen des Düsenwerkstoffes ergibt sich daraus die von der Düse aufnehmbare Leistung und die notwendige Düsenwandstärke. Daraus ergeben sich die notwendigen Kühlwassermengen und Strömungsgeschwindigkeiten.

Die experimentelle Prüfung ergibt bei bestmöglicher Düsenkühlung für Argonlichtbögen als Relation zwischen minimalem Düsendurchmesser und Stromstärke d [cm] = 10−3 I [A]. Mit überlagerter Gasströmung werden Werte bis d [cm] = 2 · 10−3 I [A] erreicht. Die erreichbaren Stromdichten betragen für Lichtbögen ohne überlagerter Gasströmung bis 6 · 103 A cm−2, mit Plasmaströmung bis 6 · 104 A cm−2. Aus den Untersuchungsergebnissen resultieren neuartige Düsenausführungen für plasmatechnologische Zwecke.
Über die Wandverluste an ähnlichen positiven Säulen der Neon‐Niederdruck‐Glimmentladung
Authors: Schmidt Martin
Published: July 2007

In positive columns of neon low pressure glow discharges ion wall current densities are measured by sampling the ions through a small hole in the wall of the discharge tube. The results are compared for different discharge conditions and agree with the predictions of the B‐invariant similarity rules given by Rutscher et al. The values of the wall current densities are compared with theoretical wall losses calculated from the charge carrier balance of neon low pressure column in low current region.
Radiale Änderungen der Energieverteilungsfunktion der Elektronen im Plasma der positiven Säule elektrischer Entladungen
Authors: Herrmann D. , Rutscher A. , Pfau S.
Published: July 2007

In the low‐current positive column measurements of the electron energy distribution function show considerable changes in radial direction. At any point of the positive column of the Ne‐discharge under investigation it is possible to approximate the energy distribution function by the Druyvesteyn‐standard form. For the case of standard energy distribution functions a theory of positive column is developed which takes into account radial changes of electron temperature. Formulae for the calculation of radial behaviour of electron temperature, space potential, and radial electric field strength are given and compared with experimental results.
Experimentelle Untersuchungen der radialen Abhängigkeit der Geschwindigkeitsverteilungsfunktionen der Elektronen im Plasma der positiven Säule
Authors: Herrmann Diethard
Published: July 2007

Durch Sondenmessungen wurde die radiale Abhängigkeit der Geschwindigkeitsverteilungsfunktion der Elektronen in der positiven Säule der Niederdruckentladung in Neon gemessen. Es sind drei verschiedene Rohrweiten (Radius 10,03; 15,35; 29,4 mm) untersucht worden. Die Stromstärken variierten zwischen 0,5 und 30 mA und die Drücke zwischen 0,6 und 2,4 Torr. Es wurde eine starke radiale Abhängigkeit der Energieverteilungsfunktion nachgewiesen.
Untersuchung der positiven Säule einer Neonentladung bei mittleren Gasdrucken Teil V
Authors: Golubowski Ju. B. , Kagan Ju. M. , Michel P.
Published: July 2007

In der vorliegenden Arbeit werden die gemessenen und nach der Theorie der positiven Säule berechneten radialen Profile der Elektronenkonzentration, der Elektronentemperatur und der Strahlungsintensität von Spektrallinien in der positiven Neonsäule bei mittleren Gasdrucken einander gegenübergestellt.
Geschwindigkeitsverteilungsfunktion und Bilanzgrößen der Elektronen bei mittleren Ionisierungsgraden in Argon unter homogenen stationären Bedingungen
Authors: Winkler R. , Wilhelm J.
Published: July 2007

Die aus einer kombinierten Boltzmann‐ und Fokker‐Planck‐Gleichung zur Beschreibung elastischer, anregender und Coulombscher‐Wechselwirkung durch Legendre‐Polynom‐Entwicklung hervorgehende Integro‐Differential‐Differenzengleichung für den Isotropteil der Geschwindigkeitsverteilungsfunktion wird numerisch für ein homogenes, stationäres Argon‐Plasma für einen weiten Bereich sowohl des auf Neutralgasdruck bezogenen elektrischen Feldes als auch des Ionisierungsgrades mit Hilfe eines Iterationsverfahrens gelöst. Neben der Ermittlung der Isotropverteilungen werden gleichzeitig die mittlere kinetische Energie, der Diffusionskoeffizient, die Beweglichkeit, die Transportstoßfrequenz, die Stoßfrequenz für die Anregung der Neutralatome aus dem Grundzustand und für die Stufenionisation der angeregten Argon‐Atome, sowie die Energieverluste der Elektronen bei elastischen und anregenden Stößen berechnet und diskutiert.
Über die Plasmazusammensetzung in Quecksilberhochdrucklampen mit Zusätzen von Natrium‐, Thallium‐ und Indiumjodid
Authors: Funk W. , Hartel G. , Kloss H.‐G.
Published: July 2007

Es wird ein Verfahren zur Berechnung der Zusammensetzung komplizierter thermischer Mischplasmen beschrieben. Am Beispiel einer Metallhalogendampflampe werden die benötigten Ausgangsdaten zusammengestellt, die Plasmazusammensetzung als Funktion der Temperatur und die radialen Konzentrationsverteilungen berechnet und die Ergebnisse diskutiert.
Kinetische Theorie fremderregter Ionisationswellen in der Edelgas‐Schwachstromsäule. II. Die Geschwindigkeitsverteilungsfunktion der Elektronen für p‐Schichten in Neon im Vergleich zur quasihomogenen Näherung
Authors: Winkler R.
Published: July 2007

Ausgehend von der in [1] gegebenen Konzeption zur Beschreibung der Elektronengeschwindigkeitsverteilungsfunktion (EGV) in fremderregten Ionisationswellen der Edelgas‐Schwachstromsäule werden das beschreibende Differentialgleichungssystem für die EGV‐Anteile hergeleitet und die allgemeine Lösungsstruktur sowie die Randbedingungen diskutiert. Unter Ausnutzung spezieller Eigenschaften der in [1] für Neon gewonnenen analytischen Näherungslösung für die EGV wird ein numerisches Integrationsverfahren beschrieben, welches die Errechnung der EGV‐Anteile unter Wahrung der Randbedingungen gestattet. Nach dieser Berechnungsmethode erfolgt dann die Ermittlung der EGV‐Anteile für p‐Schichten in Neon und die gleichzeitige Bestimmung der zugeordneten quasihomogenen Näherung für die EGV‐Anteile. Der Vergleich beider Ergebnisse belegt quantitativ die großen Diskrepanzen zwischen korrekter Beschreibung und quasihomogener Näherung und bestätigt somit die starke Einflußnahme insbesondere der periodischen axialen Schichtinhomogenität auf die Elektronen‐kinetik in den Ionisationswellen der Schwachstromsäule. Abschließend wird die strukturelle Änderung der Energieverteilung in p‐Schichten beim Durchlaufen einer Schicht angegeben, welche in guter qualitativer Übereinstimmung mit der in [2] unter ähnlichen Bedingungen experimentell bestimmten Strukturänderung der Energieverteilung ist.
Zündspannung und normaler Katodenfall der Glimmentladung für Edelgase und reine Molybdänkatoden
Authors: Pech P.
Published: July 2007

Breakdown voltage near PASCHEN‐minimum and normal cathode fall of the glow discharge were calculated for inert gases and molybdenum cathodes on the basis of a simple theory. The method used was similar to TAKEISHI's one. The calculated breakdown voltages are in good agreement with measured values, if back scattering of the yi ‐electrons and the distance which electrons travel from the cathode without ionization is taken into account. In the case of the normal cathode fall the values calculated with the same assumptions for inert gases and molybdenum cathodes are much higher (up to 50%) than the well known experimental values. It was concluded, that the yi‐process in the glow discharge ist not the only important one. Comparing the calculated and experimental values of the normal cathode fall we obtain the result, that photons and/or ions from the glow release about 40–60% of all electrons at the cathode.
Untersuchungen zum Existenzbereich einer BOLTZMANN‐Verteilung im Argonbogenplasma
Authors: Neumann W.
Published: July 2007

Using as plasma source a wall stabilized argon arc working within a restricted parameter range (inner tube diameter = 7 mm, pressure = 30–120 Torr, current = 5‐20 A)) the existence of a Boltzmann equilibrium between spectral energy levels is checked by comparing measured occupation number densities of higher excited levels (Nm, exp) with the corresponding number densities calculated under the assumption of Boltzmann equilibrium (Nm, calc). The methods for determination of the quantities Nm, exp' Tg (2300–5405°K), Te (7170–9950°K) and Ne (0.33 – 2.4 × 1015 cm−3) needed for this comparison are described. It can be shown within the limit of experimental error that a Boltzmann equilibrium exists at least for electron densities of Ne > 3 · 1014 cm−3. The problem of energy balance of that type of arcs used in these experiments is discussed.
Zum Verhalten impulsgestörter Gleichstromentladungen
Authors: Deutsch H.
Published: July 2007

Auf der Grundlage einer linearen Theorie wird das Übergangsverhalten der positiven Säule, insbesondere die Anderung des Gradienten und der Elektronenkonzentration bei impulsförmigen Stromänderungen mit verschiedenen Anstiegszeiten untersucht und einigen experimentell gewonnenen Ergebnissen gegenübergestellt. Die Diskussion der Ergebnisse erfolgt in Verbindung mit dem Impedanzverhalten der Entladung. Für das Übergangsverhalten wird die Berechnung einer charakteristischen Zeitkonstanten durchgeführt.
Zur Frage der Nebenbedingungen für die BOLTZMANN‐Gleichung
Authors: Růžička T. , Rohlena K.
Published: July 2007

Das System (2) ergibt (1) als eine Lösung der Gl. (3) nur, wenn die Funktionen fa die Randbedingungen im Geschwindigkeitsraum erfüllen. In dem betrachteten eindimensionalen Fall ist die nichttriviale Lösung der Boltzmann‐Gleichung nur durch die Feldstörung bedingt. Bei Beibehaltung der mit der exakten Boltzmann‐Gleichung konsistenten Bilanzgleichung ist die Dichtestörung proportional der Feldstörung.
Untersuchungen von Einstellprozessen in der positiven Säule von Edelgasentladungen
Authors: Deutsch H.
Published: July 2007

Auf der Grundlage einer linearen Theorie wird das Übergangsverhalten der positiven Säule, insbesondere die Änderung des Gradienten und der Elektronenkonzentration bei impulsförmigen Stromänderungen in He‐ und Ne‐Entladungen untersucht und einigen experimentell gewonnenen Ergebnissen gegenübergestellt. Es zeigt sich, daß die positive Säule bei höheren Drücken bzw. Strömen auf eine impulsförmige Stromänderung mit schwingungsförmigen Änderungen des Gradienten reagiert. Auf einen Zusammenhang zwischen diesen schwingungsförmigen Änderungen des Gradienten und den Ionisationswellen wird hingewiesen.
Dispersion in beam‐plasma systems: III. Magnetic field induced pressure anisotropies
Authors: Verheest Frank
Published: July 2007

A treatment is given of linear waves in an homogeneous beam‐plasma system in the presence of an external magnetic field. The pressure anisotropies generated by the magnetic field are also taken into account. The most general dispersion formula is then derived, using a low‐temperature closure condition. The result is a coupling between all plasma waves, due to three causes: the external magnetic field, the pressure anisotropies and the beam velocities. Each of these phenomena can cause a coupling. Taken together, the coupling is intricate and complete. The only simplification comes from wave‐vectors parallel to the zero‐order magnetic field; then the waves are modified longitudinal and transverse waves.
The mutual transformation of magnetoacoustic waves in plane inhomogeneous systems
Authors: Deutsch R. V. , Zoler D.
Published: July 2007

In this paper an approach is given to the generation of slow magnetoacoustic waves by fast ones and vice versa and to the reflection of magnetoacoustic waves at plasma and magnetic field inhomogeneities. The cases of very strong and very weak fields as well as the case when the Alfvén velocity is of the order of the sound velocity are closely investigated. General conclusions are drawn on the mutual transformation of magnetoacoustic waves.
Moving striations in tapered discharge tube
Authors: Sato Masumi
Published: July 2007

Moving striations in the tapered tube with smoothly changing radius are studied experimentally. The frequency depends on local tube radius by nature and increases toward the narrow end of the tube, independent of direction and magnitude of the discharge current. Radius‐frequency versus radius‐pressure is compatible with the similarity law for striations in cylindrical tubes. When there appears synchronization, the frequency becomes apparently constant throughout the tube column. The wavelength shows different dependences on radius without and with the synchronization. An important role is played by the feedback through an electric circuit. Also, direction and magnitude of the current have influence on the phenomena. Steady states in the tubes are compared with those in cylindrical tubes. An attempt is made to explain the observed synchronizations and then the remarkable discrepancies between the previous experiments can be eliminated.
Untersuchungen zum Impedanzverhalten der positiven Säule in Edelgasgemischen
Authors: Deutsch H. , Pfau S.
Published: July 2007

Ausgehend von den Bilanzgleichungen der positiven Säule wird unter Voraussetzung einer quasistationären Näherung der Energieverteilungsfunktion der Elektronen das Impedanzverhalten der positiven Säule in Penning‐Gemischen für kleine Störungen berechnet und experimentell gewonnenen Werten gegenübergestellt. Angaben über den Ersatzstromkreis für das Impedanzverhalten der positiven Säule in Penning‐Gasgemischen ergänzen die Untersuchungen zum dynamischen Verhalten der Säule.
Ladungsträgerdichte, Neutralgasdichte, elektrisches Potential und Elektronentemperatur in der zylindrischen Diffusionssäule unter Berücksichtigung des Elektronendruckes
Authors: Valentini H.‐B.
Published: July 2007

The profiles of charged particle density, neutral gas density, charged particle generation and the electron temperature itself are calculated in the cylindrical positive column under diffusion conditions. The electron pressure is taken into account.

The nonlinear differential equations for the charged particle density and the neutral gas density are solved by means of relatively well konverging power series. Inside the column the neutral gas partial pressure decreases with increasing electron partial pressure. Thereby, the profiles for charged particle density and electrical potential are flattened near the axis and fall more rapidly near the wall, and the electron temperature increases. The electron pressure increases with rising electric power input into the column.

The necessary condition for the existence of a steady‐state low pressure discharge with high current densities is investigated shortly.
Zur Kinetik des CO2‐Impulsgaslasers
Authors: Gündel H.
Published: July 2007

Für ein CO2‐Impulsgaslaserplasma (He + N2 + CO2) wird ein System nichtstationärer gekoppelter Bilanzgleichungen aufgestellt und unter Zugrundelegung überschaubarer Modellvorstellungen auf der Basis bekannter Stoßquerschnitte gelöst. Dadurch wird es möglich, den Einfluß von Zusammensetzung und Gesamtdruck des Lasermediums, der elektrischen Parameter des Entladungskreises sowie der Resonatoreigenschaften auf Wirkungsgrad, Energie und Leistung des Laserpulses rechnerisch zu erfassen. Gleichzeitig wird ein Modell der kontrahierten Impulsentladung begründet und diskutiert. Ein Vergleich zwischen diesen Rechnungen und Messungen anderer Autoren zeigt befriedigende Ergebnisse.
Wave Propagation in Multicomponent Plasmas
Authors: Gupta R. M.
Published: July 2007

The well‐known linearization technique has been used to derive the dielectric tensor for a multicomponent plasma in the presence of a static magnetic field. The equation of motion for various species of particles has been considered with Maxwell's field equations and the dispersion relation for different specific cases have been obtained.
Theory of Parametric Instabilities and Harmonic Generation in Tonks‐Dattner Resonances
Authors: Wolschke S.
Published: July 2007

Onedimensional fluid theory of Tonks‐Dattner resonances in inhomogeneous, bounded plasmas is extended to stronger exciting electric fields. The relation of parametric instabilities and harmonic generation with Tonks‐Dattner resonances will be worked out in a more direct way than in previous work. Electric field thresholds and growth rates for parametric instabilities will be obtained from theory of homogeneous Mathieu equation. Stationary excitation at the driving frequency and its harmonics follows from a particular solution of an inhomogeneous Mathieu equation.
Experimentelle Ergebnisse über das zeitliche Abklingen der Linienstrahlung in Nachleuchtplasmen der Edelgasmitteldruckentladungen
Authors: Michel P.
Published: July 2007

Es wird das zeitliche Abklingen der Linienstrahlung in gepulsten He‐, Ne‐ und Ar‐Mitteldruckentladungen in Abhängigkeit vom Gasdruck und Entladungsstrom untersucht. In den Ne‐ und Ar‐Nachleuchtplasmen kontrolliert die dissoziative Rekombination das Abklingen der Linienstrahlung. Eine Analyse des zeitlichen Verlaufs der Abklingkurven in den späteren Phasen des Nachleuchtens gestattet es, den Koeffizienten der dissoziativen Rekombination zu ermitteln. Es konnte eine zufriedenstellende Übereinstimmung zwischen unseren Werten und den in der Literatur auf anderem Wege erhaltenen festgestellt werden.
Über den Aufbau schneller diffuser Impulsentladungen
Authors: Gündel H.
Published: July 2007

Für Impulsgaslaserentladungen wird ein Ausdruck hergeleitet, der es gestattet, den zeitlichen Aufbau des lasernden Plasmas in Abhängigkeit von den Parametern des äußeren Kreises und den Eigenschaften der Funkenstrecke zu berechnen.
Theorie der Strom‐Spannungs‐Kennlinien von Quecksilberdampf‐Glimmentladungen im Bereich des Nahdurchschlages
Authors: Stamer J.‐H.
Published: July 2007

Based on the elementary processes in the cathode fall of a glow discharge below the Paschen minimum the current‐voltage‐characteristic is calculated, at first under extensive simplifications and then exactly. It shows that the negative glow is of an essential importance. The influence of the negative glow on the cathode fall is examined and it is taken into consideration for the calculation of the current voltage‐characteristic. Further it is considered that the α‐ionization coefficient in the cathode fall is not constant, but depends at a high degree on the shape of the potential.
Der Einfluß eines lokalen transversalen Magnetfeldes auf die Korrelationseigenschaften der Wechsellichtemission aus Argon‐Niederdruck‐Schwachstrom‐Entladungen
Authors: Ose E. , Rothhardt L.
Published: July 2007

Es wird über Korrelationsuntersuchungen der Wechsellichtemission aus Argon‐Niederdruck‐Schwachstrom‐Entladungen unter dem Einfluß eines lokalen transversalen Magnetfeldes berichtet. Hierzu wurde ein ‘Eigenbau‐Kleinstrechner’ für den bedingten Mittelwert benutzt, der direkte Aussagen über räumliche Korrelation liefert. Es zeigt sich, daß mit anwachsendem Feld zunächst eine Unterdrückung selbsterregter laufender Schichten erfolgt, aber stoachastische Störungen zu beobachten sind, die bei einem kritischen Wert der magnetischen Induktion eine gegenüber dem Rohrdurchmesser sehr kleine Korrelationslänge mit nahezu aperiodisch in axialer Richtung abklingender Korrelation aufweisen. Bei stärkeren Feldern kommt es zur verstärkten Anregung dieser Störungen, die sich mit Gruppengeschwindigkeiten der Größenordnung 103 m/s zur Anode hin fortpflanzen.
Über eine spektroskopische Meßmethode des Rekombinationskoeffizienten im Neonnachleuchtplasma. Teil I. Die Ermittlung effektiver partieller Rekombinationskoeffizienten im Neonnachleuchtplasma bei mittleren Gasdrücken
Authors: Golubowsky Ju. B. , Michel P.
Published: July 2007

Auf der Grundlage einer Analyse der Bilanzgleichung der angeregten Atome in den 2p5 3p‐Energieniveaus des Neonplasmas wird eine spektroskopische Methode vorgeschlagen, die es gestattet, durch Messung der absoluten Intensität von Spektrallinien effektive partielle Rekombinationskoeffizienten zu bestimmen, die die Bevölkerung der 2p5 3p‐Energieniveaus kontrollieren. Die Methode ermöglicht gleichfalls eine Bestimmung des totalen Rekombinationskoeffizienten.
Zur Stabilität der Entladungsbedingungen bei der Glimmpolymerisation von Hexamethyldisiloxan
Authors: Schmidt M.
Published: July 2007

Durch massenspektrometrische Gasanalysen wird gezeigt, daß im Plasma eines Argon‐Hexamethyldisiloxan (HMDS)‐Gemisches H2 und in geringerem Maße CH4, C2H2 und C2H6 gebildet werden. wodurch es zu einem Druckanstieg und zur Änderung der Plasmabedingungen kommt. Ausgehend von der Tatsache, daß die an der Rohrwand entstehenden Polymerschichten wasserstoffärmer sind als das HMDS, wird die Herstellung eines quantitativen Zusammenhangs zwischen Schichtbildung und H2‐Partialdruck versucht.
Threshold Fields of Parametric Instabilities
Authors: Larsson J. , Stenflo L.
Published: July 2007

The threshold electric fields of parametric decay instabilities in a magnetized plasma have been derived. Consideration is given to a unified presentation of a number of basic processes of particular interest.
Kennlinien und Effektivität von Doppelkatodenentladungen
Authors: Stieber M. , Stern W.
Published: July 2007

Gegenstand der Untersuchungen sind Doppelkatoden‐Glimmentladungen im Niederdruckbereich in Ne.

Anhand der mit einem x‐y‐Schreiber für unterschiedliche Drucke (p = 0,35 −1,8 Torr) und Katodenabstände (xk = 3 −100 mm) aufgenommenen Kennlinienscharen werden Möglichkeiten für die Definition von Koeffizienten der Doppelkatoden‐Effektivität diskutiert. Dazu wird insbesondere der Bereich des bezüglich des Katodenabstandes optimalen Doppelkatoden‐Effekts untersucht. wobei festgestellt wird, daß das Optimum durch das Zusammenwirken von Doppelkatoden‐Effekt und radialem einer Behinderung der Entladung zustande kommt.
Transport Properties for a Collisionless Plasma from Finite‐Larmor‐Radius Equations in General Magnetic Fields
Authors: Srivastava M. P. , Bhatnagar P. L.
Published: July 2007

We have take the Vlasov equation in a local system of coordinates defined by the curved magnetic field and we have expanded the distribution function in terms of a small parameter ϵ which is the ratio of ion Larmor radius to the characteristic length in the direction perpendicular to magnetic field. Assuming an approximation for the distribution function, which is consistent with physical systems, we have obtained transport properties in different orders of approximation taking account of the general heat flux vector. We find that there are additional terms appearing in the components of stresses due to the parallel energy flow term in the heat flux vector.
Kinetische Diagnose des Helium‐Niederdruckfunkens
Authors: Böttger P. , Krempl H.
Published: July 2007

In einem Kurzzeitfunken (Energiefreisetzung <0,5 μs) wurde bei Drucken 10 und 100 Torr ein Helium‐Reinplasma erzeugt, dessen thermisches Verhalten mit spektroskopischen Mitteln untersucht wurde. Folgende Plasmaparameter konnten in Abhängigkeit von der Zeit (0,5 ≦ t ≦ μs) gemessen werden: der Druck p aus hydrodynamischen betrachtungen, die Elektronendichte ne aus Linienprofilen und die Gastemperatur Tg aus der Boltzmann‐Besetzung der höheren Terme, i ≧ 5. Die Besetzungsdichten der Niveaus 3 und 4 wichen von der Boltzmann‐Tg‐Geraden ab, und wiesen so auf eine starke Störung des thermischen Gleichgewichte hin. Zur Ermittlung der Elektronentemperatur Tg wurde eine Ionisationsratengleichung aufgestellt, die die Prozesse Elektronenstoßionisation, Dreierstoßrekombination und Strahlungsrekombination berücksichtigte. Die Abweichung des Funkenplasmas vom thermischen Gleichgewicht war im untersuchten Druck‐Zeit‐Bereich praktisch konstant: das Verhältnis Tg/Tg betrug ≈ 0,06; das Verhältnis ne/no lag um 7 Größenordnungen unter dem entsprechenden Saha‐Verhältnis.
Zur mikrophysikalischen Beschreibung des schwachionisierten Stickstoffmolekülplasmas der positiven Säule von Glimmentladungen. II. Berechnung der Transportgrößen, Stoßfrequenzen und Energieverlustraten der Elektronen im molekularen Stickstoffplasma und Vergleich mit dem Experiment
Authors: Winkler R. , Pfau S.
Published: July 2007

In Fortsetzung der im Teil I [1] dargestellten Berechnungen und experimentellen Verifikation des Isotropteiles der Geschwindigkeitsverteilungsfunktion für das homogene stationäre N2‐Plasma niedrigen Ionisierungsgrades wird in diesem Teil über die Ergebnisse der Berechnung der Transportgrößen, Stoßfrequenzen und Energieverlustraten der Elektronen im reduzierten Feldstärkebereich 1–100 V/cm Torr berichtet. Anhand der charakteristischen Energie De/be, der Driftgeschwindigkeit und des Townsendschen Ionisierungskoeffizienten der Elektronen erfolgt ein Vergleich zwischen den berechneten Größen und experimentellen Werten.
Le Couplage des ondes magnétoacoustiques dans un plasma visquex stratifié situé dans un champ magnétique variable (I). La calculation de la matrice de couplage
Authors: Gazi R. , Zoler D.
Published: July 2007

On étudie le couplage des ondes magnétoacoustiques dans un plasma nonidéale pour une situation physique qui modéle la magnétosphère terrestre. On a calculé la forme générale de la matrice de couplage dont les éléments permettent déterminer la manière dans laquelle une certaine onde peut être réfléchie sur les nonhomogénéités du plasma ont peut générer une onde d'un genre différent.
Das Neutralgasprofil und die Elektronentemperatur in der Freifallsäule bei hohem Ionisationsgrad
Authors: Valentini H.‐B.
Published: July 2007

The neutral gas flux from the wall into the column ‐ connected with the ion flux to the wall ‐ and the anisotropy of the velocity distribution of the neutral gas are included into the theory of the steady‐state positive column. d/ln and vn0/v0 occur as characteristic parameters. d denotes the radius of the column, ln the mean free path of the neutral atoms for ionization, vn0 the mean velocity of the neutral atoms re‐emitted from the wall, v0 = (2kTe/M)1/2, M the ion mass, Te the electron temperature. On the axis the neutral gas density Nn is decreasing, if d/ln is rising. At the wall Nn is increasing for vn0 ≪ v0, but it is almost constant or decreasing for vn0 ≫ v0 at the same time. In the plasma the total number of the atoms and the ions is taken as constant. In the case of small vn0 the degree of ionization is high only for d ≫ ln. However, it is already high for d ≈ ln in the case of high vn0. Therefore, the radial profiles of the neutral gas densities of different gases in a column can differ from each other. Almost full ionization can be reached near the axis. These results hold, too, if the initial velocity of the ions and a magnetic field are taken into account. d/ln, the degree of ionization, and the electron temperature are given as functions of the electric power input and of the total number of the neutrals and the ions. The velocities of the re‐emitted atoms depend on the accomodation coefficient of the ions recombining at the wall. With rising d/ln an increasing number of the neutral atoms is re‐emitted with superthermal velocities and the total number of the neutrals and the ions can be decreased. The anisotropy of the velocity distribution of the neutral atoms and the ions must be taken into account for the interpretations of spectroscopical measurements.
Critical high density Fission‐Fusion Plasmas
Authors: Winterberg F.
Published: July 2007

The implosion‐induced compression of a pellet consisting of fissionable material, such as U 233, U 235 or Pu 239, to high densities by a laser‐, relativistic electron‐, or ion‐beam is expected to lead to very small critical masses which can be furthermore substantially reduced by simultaneously compressing the pellet together with a neutron reflector. This method opens the prospect for micro‐fission‐explosions to be used for controlled power production as for a safe fast breeder reactor or for rocket propulsion. Furthermore, if the neutron reflector consists of thermonuclear material, such as T—D, the method can be used for the controlled release of thermonuclear energy. There the fission chain reaction not only will assist in the ignition of the thermonuclear reaction but in turns the fusion neutrons will accelerate the fission chain reaction to a very fast pace. In this case therefore, the fission chain reaction and the fusion thermonuclear reaction are coupled together with an expected greatly increased energy output.
Untersuchungen an polymerisierenden Plasmen der Benzol‐Edelgas‐Glimmentladung. Teil I. Messungen des Säulengradienten bei Benzolzumischungen von weniger als 0,1%
Authors: Deutsch H. , Sabadil H. , Görss E.‐W.
Published: July 2007

Im ersten Teil der Arbeit wird über systematische Messungen des Gradienten in der positiven Säule in He, Ne und Ar bei Benzolzumischungen von weniger als 0,1 Volumenprozent und Entladungs‐strömen um 1 mA berichtet. Im Gegensatz zu den Argon‐Benzol‐Gemischen sind bei Anwendung von He und Ne als Grundgas große zeitliche Änderungen des Säulengradienten in der Anfangsphase der Entladung zu beobachten. Die auf die Zeit t = 0 extrapolierten Gradientenwerte zeigen in He und Ne in Abhängigkeit vom Benzolanteil den typischen Verlauf für ein Penning‐Gemisch [1].

Die zeitliche Änderung des Gradienten wird verursacht durch den Benzoltransport zur Rohrwand in Form von positiven Ionen, die auf der Rohrwand haften bleiben. Die Erklärung des unterschied‐lichen Verhaltens des Säulengradienten in den drei Grundgasen He, Ne und Ar mit gleichen Benzolzumischungen basiert auf massenspektrometrischen Untersuchungen über die Wechselwirkung der metastabilen He‐Atome mit den Benzolmolekülen [2].

Danach sind Dissoziation und dissoziative Ionisation im Vergleich zur Ionisation ohne Dissoziation als sehr wirksame Stoßprozesse von metastabilen Edelgasatomen mit den Benzol‐Molekülen anzusehen.
Zur Berechnung der durch Teilchenwechselwirkung hervorgerufenen Änderung charakteristischer Kenngrößen der Elektronenkomponente eines hinreichend schwach ionisierten Plasmas II. Berechnung der tensoriellen Momente
Authors: Wilhelm J. , Bartolomäus G.
Published: July 2007

Auf der in [1] (im folgenden mit I zitiert) entwickelten Berechnungsgrundlage werden unter besonderer Berücksichtigung der aufgestellten Auswerteformeln für die bei der Entwicklung des BOLTZMANNschen Stoßintegrals auftretenden charakteristischen Tensorprodukte Ausdrücke für die Änderung der tensoriellen Momente pro Zeit‐ und Volumeneinheit in Auswirkung elastischer, an und abregender sowie direktionisierender Stöße erhalten. Sie erfassen die Beiträge hierzu durch die verschiedenen Ordnungen der vorgenommenen Entwicklungen und enthalten die Verteilungsfunktion der Elektronen und schweren Stoßpartner als noch offene Größen. Durch Einführung geeigneter Querschnittsdefinitionen wird eine kompakte gemeinsame Darstellung für ionisierende und nicht‐ionisierende Stöße erreicht. Insbesondere werden im Spezialfall der LORENTZ‐Näherung praktikable Ausdrücke für die Änderung der Momente niedrigster Ordnung angegeben, welche sich in 0‐ter Näherung bei weiterer Spezialisierung der Verteilungsfunktion der Elektronen auf die von DESLOGE angeführten Ausdrücke reduzieren.
Sondenmessung der Plasmaparameter und deren Fluktuation in Argon‐Niederdruck‐Schwachstrom‐Säulen im transversalen Magnetfeld
Authors: Ose E. , Rothhardt L.
Published: July 2007

This paper reports on measurements of probe noise and double probe characteristics in argon‐low‐pressure low‐current discharges under the influence of a local transversal magnetic field. Above a critical value of magnetic field intensity Bc there are no moving striations but partially correlated fluctuations. The space distribution of probe noise (ion saturation current and floating potential) and the measured values of electron temperature and density are discussed. At Bc a characteristic value of electron temperature Te,c ≈ 1,4 eV independent of filling pressure has been found. A first opinion on the character of the fluctuations is given.
Elektrische Leitfähigkeit vollionisierter Edelgasplasmen
Authors: Radtke R. , Günther K.
Published: July 2007

Measurements of electrical conductivity with small experimental error limits for Xe (T = 10000 to 14500 K) and Ar (T = 15000 ‐ 19000 K) are compared with a conductivity formula for fully ionized plasma derived from the BOLTZMANN‐equation using the treatment of SCHIRMER. The theoretical curves fit the experiments if the cut off parameter is chosen as a0 = 2,5 D in the case of Xe and a0 = 4D in the case of Ar, where D is the DEBYE shielding parameter. These different values for a0 indicate an influence of the gas species even in the case of full ionization. It has been shown that both the BOLTZMANN collision term and the FOKKER‐PLANCK collision term yield the same results and that the discrepancies between the different published treatments are due to unjustified physical or mathematical simplifications.
Elektrodenuntersuchungen an Ar‐Hg‐Wechselspannungsentladungen vom Leuchtstofflampentyp. I Elektrodenfälle
Authors: Arndt R.
Published: July 2007

Mit Hilfe einer elektronischen Extrapolationsmethode wird an 430 mA‐50 Hz‐Entladungen die Wirkung von angeschlossenen und nicht angeschlossenen Hilfselektroden (HE) auf die Elektrodenfälle untersucht. Gemessen werden der maximale, der minimale, besonders aber der mittlere anodische und der katodische Spannungsbedarf der Entladung in jeweils Halbwellenmitte und die Parameter der Anodenfallschwingungen. Variiert werden der radiale und axiale Abstand der HE von der Wendel, sowie die HE‐Fläche. Die bisher wenig verstandene Absenkung des mittleren Anodenfalls durch nicht angeschlossene HE wird auf die Wirkung der erzeugten Säuleneinschnürung auf den Mechanismus der Anodenfallschwingungen zurückgeführt. Die Rückwirkung der anodischen auf die katodischen Vorgänge wird diskutiert. Die Arbeit findet ihre Fortsetzung in Messungen der Ströme im Elektrodensystem (Teil II).
A theory of Reflectivity Oscillations in High‐Power Laser Interaction with Inhomogeneous Expanding Plasmas for the Case of Strong Anomalous Absorption Near Critical Plasma Density I
Authors: Wolschke S.
Published: July 2007

It is shown at first that the ponderomotive laser force appreciably may enhance the values of the dielectric function ϵ(x) near the critical plasma density. If in some spatial region near ϵ = 0 a large anomalous collision frequency is assumed, sharply rising at some point, pump field depletion may also lead to strong changes in the density scale length. As a first approach we have calculated the laser reflectivity in the case when the anomalous collision frequency and the density scale length jump at some point near the critical one. We obtain temporal oscillations of the reflectivity if due to thermal plasma expansion the density scale length increases with time. The calculated frequency and amplitude of the reflectivity oscillations are shown to be in good agreement with measured values in the case of Nd‐laser heating of solid targets.
Elektrodenuntersuchungen an Ar‐Hg‐Wechselspannungsentladungen vom Leuchtstofflampentyp. II. Die Ströme im Elektrodensystem
Authors: Arndt R.
Published: July 2007

Die im Teil I der Arbeit behandelten Elektrodenfallbestimmungen an 430 mA–50 Hz‐Entladungen werden ergänzt durch die zeitaufgelöste Messung der Stromanteile, die zu den einzelnen Elementen der Elektrodensysteme fließen. Letztere enthalten Hilfselektroden (HE) und werden in geometrisch bzw. elektrisch symmetrischer und unsymmetrischer Weise betrieben. Die in der Anodenhalbwelle erhaltenen Stromoszillogramme gestatten in Verbindung mit den zugehörigen Anodenfalloszillogrammen das räumlich‐zeitliche Verhalten der im Verlauf der Anodenfall‐Schwingungsperioden auftretenden sekundären Anodenplasmen (Anodenflecke) zu verfolgen. Die beobachteten Vorgänge sind nicht durch das bisherige Modell der Anodenfallschwingungserzeugung deutbar. Als auffällige Erscheinung tritt eine forcierte gegenseitige Ablösung mehrerer Anodenflecke in Erscheinung, die auch die eigentliche Ursache für die Wirkung nicht angeschlossener HE ist. Die Ionen entziehende Wirkung der HE in der Katodenphase wird ebenfalls untersucht.

In einer weiteren Arbeit wird nach Anodenschwingungsexperimenten ein erweitertes Modell des Mechanismus von Anodenfallschwingungen vorgelegt.
Phase Velocity of Acoustic Waves in a Non‐Equilibrium Plasma
Authors: Kelm S.
Published: July 2007

The phase velocity of acoustic waves was calculated for a non‐LTE plasma and compared with that of a plasma in Saha‐equilibrium. Several special cases of a non‐equilibrium plasma were investigated. In the most general case the plasma parameters of a non‐LTE plasma also depend on the geometry of the plasma (due to ambipolar diffusion and reabsorption of resonance line radiation). Especially, the case of a cylindric symmetric plasma column was treated here, because the most plasmas occuring in experiments have this geometry. Therefore, the investigation was also performed in detail for the propagation of acoustic waves in the center line of a cylindric plasma column. Numerical results are given for a hydrogen plasma.
Momentengleichungen für Plasmen mit anisotropem Neutralgasdruck und anisotropem Ionendruck
Authors: Valentini H.‐B.
Published: July 2007

Strongly non‐Maxwellian and non‐isotropic velocity distributions of the neutral atoms and of the ions occur in collisionless plasmas at high degrees of ionization, especially in gas discharges at low pressures and high current densities and in high temperature plasmas. The velocity distributions and the related velocity moments for the neutral gas and the ion gas are calculated. The influence of the magnetic fields on the ions is neglected. Especially, the pressure tensors and the heat flow tensors are investigated. The differential equations are given for the velocity moments of the velocity distribution. Additional terms occur in the equation of motion, if the pressure is non‐isotropic and non‐Cartesian coordinates are used. A heat flow tensor is evaluated that closes the system of differential equations for the neutral gas consistently and allows to rederive typical formulas of the molecular neutral gas flow. The heat flow tensor essentially determines the type of the differential equation system for the velocity moments. It is shown, that the neutral gas temperature is not constant across the plasma. Different statements deal with the heat flow tensor in the ion gas. In particular, non‐vanishing ion temperature on the axis and a system of differential equations for the positive column under free‐fall conditions are investigated. The inertia terms for the ion gas and the neutral gas must be taken into account in the pressure balance of the plasma.
Untersuchungen zu Eigenschaften des Boltzmannschen Stoßoperators der Elektronenkomponente eines Plasmas, welche für die Entwicklung nach Eigenfunktionen von Bedeutung sind
Authors: Wilhelm J. , Bartolomäus G.
Published: July 2007

Es werden einige Eigenschaften der verschiedenen Anteile des Ausstreu‐ und des Einstreuoperators im Boltzmannschen Stoßintegral untersucht und zwar für elastische, anregende und abregende Stöße. Ergebnisse dieser Art sind von besonderem Interesse hinsichtlich der Frage einer Entwicklung der Einteilchen‐Verteilungsfunktion z. B. der Elektronen nach Eigenfunktionen des Stoßoperators oder seiner Teiloperatoren bzw. zusammengesetzter Operatoren derselben. Während sich der AusstreuoperatorAals selbstadjungiert erweist und damit sofort Möglichkeiten für Schlußfolgerungen hinsichtlich seines Spektrums zuläßt, sind die Eigenschaften des EinstreuoperatorsEbzw. seiner Teiloperatoren nicht so leicht zu ersehen. Diese Operatoren besitzen aber auf jeden Fall die für Entwicklungsprobleme wichtige Eigenschaft der Orthogonalinvarianz. Außerdem läßt sich für einen Modellkern, welcher realistische Ergebnisse bei Lösen der Boltzmann‐Gleichung erwarten läßt, die quadratische Integrierbarkeit zeigen. Unter letzterer Voraussetzung kann der Nachweis für die Existenz mindestens eines Eigenwertes erbracht werden. Auf Grund der quadratischen Integrierbarkeit ist ferner die Existenz eines vollständigen Systems von Eigenfunktionen des zusammengesetzten OperatorsE*Egesichert. Allgemein vereinfacht sich das dreidimensionale Eigenwertproblem bei Vorliegen von Orthogonalinvarianz auf eindimensionale Eigenwertaufgaben in der Variablenvdes Geschwindigkeitsbetrages; die bestehenden Zusammenhänge werden herausgestellt.
Radiative Transitions and Temperature Time Dependences in Pulse Excited Microwave Discharges – (N2, Ar + N2)
Authors: Janča J. , Tálský A.
Published: July 2007

Quantitative spectral and microwave measurements of vibrational temperatures and electron densities were performed for 2400 MHz non‐isothermic pulse excited discharges in flowing nitrogen and argon at pressures (60–2700) Pa. A detailed analysis of the N2 vibrational states population for the N2 C3Πu, X1Σg+ electronic states has been carried out. The basic difficulties encountered when comparing the spectroscopically determined values of vibrational temperatures with corresponding quantities of the ground electronics state are mentioned and the time resolved dependences of the translational gas temperature in N2 during the microwave pulse is evaluated. The steady state in the nitrogen pulse excited microwave plasma is reached within 3 · 10−4 s, but generally, this time depends on the gas pressure in the discharge tube. In the Ar + N2 mixtures the excitation conditions are complicated by the metastable argon atoms (3P2,0) creating the nonequilibrium populations of electronic, vibrational and rotational N2 states.