Zusammenfassung
In allen Fällen, wo man gezwungen ist, unter Verzicht auf die Ermittlung desElktronensättigungsstromes die Bestimmung der Trägerdichte im Plasma aus einer Messung des positiven,stationären Sättigungsstromes einer Sonde vorzunehmen, kommt man bei einer Deutung dieses Stromes nach den Angaben derLangmuir-schen Theorie, nämlich
mit T+=TGas zu irreführenden Ergebnissen. Man erhält nur dann richtige Resultate, wenn man die Vorstellung der völligen Feldabschirmung am Ende der unipolaren Raumladungsschicht vor der Sonde fallen läßt und eine Übergangsschicht annimmt, in welcher ein Restfeld (penetrating-field) vorhanden ist. Durch dieses Restfeld wird die Geschwindigkeitsverteilungsfunktion der positiven Träger im Plasma so modifiziert, daß diese beim Eintritt in die unipolare Schicht eine Verteilungsfunktion haben, welche dasBoydsche Schichtkriterium erfüllt; es wird gezeigt, daß von theoretischer Seite Unbestimmtheiten insbesondere bei Aussagen über den Verlauf der positiven Trägerdichte in der Übergangsschicht bestehen bleiben.
Beim Impuls-Sonden-Verfahren wird die Sondenspannung von einem Ausgangswert auf der positiven Sättigungscharakteristik — zu dem eine bestimmte Dicke der unipolaren Schicht gehört — sprunghaft um etwa 100 V erniedrigt (innerhalb weniger als 0,1 μsec). Diese Sondenspannungsänderung führt zu einer vergrößerten Dicke der unipolaren Schicht. Daher muß das ganze Ionenpaket, welches sich am Anfang zwischen den beiden zu stationären Zuständen gehörenden Plasmagrenzen befand, zu einem Zusatzsondenstrom führen. Aus diesem Zusatzsondenstrom, der nach einigen μsec abgeklungen ist, läßt sich die Ladungsträgerdichte imungestörten Plasma ermitteln. - Für die Strommessung wird ein besonders entwickelter Differenzverstärker benutzt.
Das Impuls-Sonden-Verfahren liefert Werte für die Trägerdichte im Plasma, welcheunabhängig von Annahmen über die Übergangsschicht sind. Es können daher grundsätzliche Aussagen über die dort herrschenden Verhältnisse gewonnen werden. Andererseits ergibt sich für die Bestimmung der Trägerdichte aus dem stationären positiven Sättigungsstrom die Beziehung
Das Verfahren liefert weiterhin Werte für die Einstellzeit von Sonden auf den sta-tionären Stromwert von einigen μsec.
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Im Auszug vorgetragen beim Deutschen Physikertag, Wiesbaden 1955; siehe Phys. Verh.6, 175 (1955).
Herrn Professor Dr. W.Walcher danken wir für viele wertvolle und klärende Diskussionen. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir, weil sie durch die Bereitstellung apparativer Hilfsmittel und durch Vergebung eines Forschungsauftrages (H.-J.Rose) zu einem erheblichen Teil die Durchführung der Arbeit ermöglichte. - Die Firma Ernst Leitz, Wetzlar, stellte für die photographischen Aufnahmen der Oszillogramme eine Kamera zur Verfügung, wofür auch an dieser Stelle nochmals gedankt sei.
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Kamke, D., Rose, H.J. Die Trägerdichte im Plasma und ihre Bestimmung mit der Impuls-Sonde. Z. Physik 145, 83–115 (1956). https://doi.org/10.1007/BF01338310
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