МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ МОНТЕ-КАРЛО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ ИОНОВ И БЫСТРЫХ АТОМОВ У ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРОДА В СЛАБОТОЧНОМ РАЗРЯДЕ В СМЕСИ АРГОНА С ПАРАМИ РТУТИ

摘要

Проведено моделирование методом Монте-Карло движения ионов и быстрых атомов в слаботочном разряде в смеси аргон—ртуть, используемой в газоразрядных осветительных лампах. Так как на этапе зажигания разряда относительное содержание ртути в смеси мало, были приняты во внимание столкновения быстрых частиц только с медленными атомами аргона. Рассчитаны энергетические спектры потоков ионов и быстрых атомов, бомбардирующих поверхность катода. Показано, что распределение по энергии ионов ртути существенно отличается от найденного ранее из аналитической модели, основанной на использовании приближения непрерывного торможения ионов ртути в аргоне. Вычислены эффективные коэффициенты распыления вольфрамового катода ионами обоих типов и быстрыми атомами, а также плотности потоков распыленных атомов как функции приведенной напряженности электрического поля в разрядном промежутке. Установлено, что при малом содержании атомов ртути в смеси порядка 10~(-3) катод распыляется, главным образом, ионами ртути, причем их вклад в распыление уменьшается при увеличении приведенной напряженности электрического поля и снижении температуры смеси. газоразрядная осветительная лампа; слаботочный разряд; смесь аргон—ртуть; метод Монте-Карло; энергетические спектры ионов и атомов; распыление поверхности катода.%Simulation of ion and fast atom motion in the low-current discharge in an argon-mercury mixture used in gas discharge illuminating lamps is performed by the Monte Carlo method. As at the stage of discharge ignition the mercury relative content in the mixture is small, only collisions of fast particles with slow argon atoms are taken into account. The energy spectra of the ion and fast atom flows bombarding the cathode surface are calculated. The energy distribution of the mercury ions is shown to differ considerably from that found previously from analytical model based on the approximation of continuous slowing down of mercury ions in argon. The effective rates of tungsten cathode sputtering by ions and fast atoms are calculated, as well as the flow densities of sputtered atoms as functions of the reduced electric field strength in the discharge gap. At small mercury content in the mixture of the order of 10~(-3), the cathode is found to be sputtered mainly by mercury ions. Their contribution to sputtering process decreases with increasing in the reduced electric field strength and decreasing in the mixture temperature.