粒子初始热运动与弧后鞘层的关系分析

1.金属蒸气温度对弧后鞘层的影响

图5-23给出了鞘层厚度随金属蒸气初始热运动能量为0.1eV、0.2eV和0.5eV时鞘层厚度随时间的变化规律。其中开距为5mm；金属蒸气密度为10¹⁸/m³；离子密度为10¹⁷/m³；电子密度为2×10¹⁷/m³；TRV斜率为1kV/μs；电子、离子初始能量分别取3.5eV、2eV。从图中可以看出，金属蒸气初始运动能量对鞘层厚度的影响不大，无法区分各个条件下鞘层的变化曲线。

图5-23 金属蒸气初始能量对鞘层厚度的影响

2.离子温度对弧后鞘层的影响

图5-24给出了离子初始能量为1eV、2eV、5eV、10eV、20eV时鞘层厚度随时间的变化规律。其中开距为5mm；金属蒸气密度为10¹⁸/m³；离子密度为10¹⁷/m³；电子密度为2×10¹⁷/m³；TRV斜率为1kV/μs；电子、原子初始能量分别取3.5eV、0.2eV。从图中可以看出，在离子初始能量较小时，对鞘层发展影响不大；而在离子初始能量较大时，随着离子初始能量的升高，鞘层运动速度也变快。这是由于在离子能量较大时，离子与原子发生碰撞的碰撞截面变小，因此发生碰撞的概率变小，离子在运动过程中不容易损失能量，因此鞘层运动速度较快。(www.xing528.com)

图5-24 离子初始能量对鞘层厚度的影响

表5-1给出了不同离子初始能量下鞘层发展至全部开距（即5mm）所需时间。

表5-1 不同离子初始能量下的鞘层发展时间