Estudio del Comportamiento I vs. V de la Descarga Luminiscente de Baja Presión en Corriente Continua y Corriente Continua Pulsante en un Reactor Tipo Calorímetro

Low Pressure Glow Discharge I vs. V Behavior Study, in a DC and Pulsed DC in a Calorimeter Type Reactor

Al generar una descarga luminiscente con corriente continua o corriente continua pulsada en diferentes atmósferas gaseosas, ésta se puede caracterizar por el color o por el comportamiento de la curva de I vs. V donde, para cada una de las atmósferas se pueden presentar los tipos de régimen de la descarga luminiscente, que son: descarga luminiscente subnormal, descarga luminiscente normal y descarga luminiscente anormal. En este trabajo se generaron estos tipos de descargas en un reactor cilíndrico concéntrico cuyo electrodo interno hace las veces de cátodo, y el externo, de ánodo. Entre los dos electrodos fue generada la descarga luminiscente de baja presión, utilizando diferentes atmósferas gaseosas (aire, argón e hidrógeno). Las descargas fueron estudiadas a varias presiones, entre 1 torr y 6 torr, y también a diferentes corrientes, entre 200 mA y 500 mA, con incremento de 50 mA en los regímenes de corriente continua y corriente continua pulsada. Las características de dichas descargas fueron analizadas a través de sus curvas I vs. V.

1. INTRODUCCIÓN

La descarga luminiscente de baja presión tiene gran variedad de aplicaciones tecnológicas [1]; por ello es indispensable crear dispositivos especiales que permitan generarla con miras a aplicaciones particulares, haciendo acopio del cúmulo de trabajos experimentales y teóricos existentes [2].

Se sabe que cualquier gas en condiciones normales contiene un determinado número de electrones e iones. A nivel del mar, la atmósfera contiene, en promedio, unos 1000 iones positivos y negativos por centímetro cúbico, debido a la radiación cósmica, ultravioleta y a la radio-actividad. En ausencia de campo eléctrico, en el gas hay un equilibrio en el cual la rata de producción de partículas cargadas es igual a la rata de recombinación. Ahora, si colocamos dos electrodos, y a través de ellos colocamos una tensión DC, que iremos aumentando muy lentamente, se presenta una corriente debida al movimiento de los iones y electrones ya existentes; si la corriente es muy pequeña, no afectaría el equilibrio del gas, y su valor solo dependería de la velocidad con la cual los iones y los electrones llegan a los electrodos; así, esta aumenta casi linealmente con el potencial aplicado [3].

Aumentando más el potencial aplicado, podemos romper el equilibrio, debido a la cantidad de electrones e iones que llegan a los electrodos y son neutralizados, aumentando la rata de recombinación y reduciendo el número de partículas cargadas en el gas. Bajo esta situación, el incremento de la corriente con el potencial decrece gradualmente hasta el punto en el cual el número de partículas cargadas producidas por el gas es igual al número que llega a los electrodos; a partir de este momento nos encontramos en la región de saturación, en la cual la corriente de la descarga es independiente del potencial aplicado, como se muestra en la figura 1 paraneón a 1 torr de presión, con electrodos circulares de 2 cm de diámetro, separados 50 cm [4].