ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетика электронов в плазме из "Квазистационарные распределения в кинетике" Анализ кинетики распределения электронов по скоростям в электрическом поле является одной из актуальных задач физики плазмы. Ниже с помощью метода КФР представлено исследование /30/ динамики электронной функции распределения в слабоионизованной плазме при резком изменении внешнего электрического поля за времена, меньшие характерного времени установления равновесного распределения. [c.255] Основными процессами, формирующими функцию распределения электронов при воздействии внешнего поля на плазму, являются упругие столкновения электронов друг с другом, с тяжелыми частицами плшмы, а также неупругие соударения. Функция распределения находится из решения уравнения Больцмана. В общем виде задача решения этого уравнения для произвольной среды в настоящее время практически невыполнима. Детальный обзор различных приближений, используемых при решении уравнения Больцмана, проведен в /31-34/. Исследование кинетики электронов 8 электрическом поле представлено в /35/, где было получено решение стационарного уравнения Больцмана и качественно выяснена роль различных факторов для нестационарного случая. В /36/ развит приближенный метод, позволяющий определить эффективность возбуждения дискретных уровней атомов свободными электронами. и рассмотрены конкретные примеры двух-, трех-, четырехуровневых атомов в интеграле столкновений. [c.255] Суммирование в (6.61) ведется по различным парам уровней п и п апп (у) — сечение возбуждения электронным ударом уровня п из состояния п, Еп и Ып — энергия и заселенность уровня п. [c.256] Третий член в правой части (6.59) описывает процессы рождения или гибели электронов, имеющих скорость V, в результате ионизации или рекомбинации. Ниже это слагаемое не учитывается, поскольку, как правильно отмечено в работе /35/, оно обычно не оказывает значительного влияния на вид функции распределения им определяется концентрация электронов в плазме. В принципе, при переходе к сильноионизованной плазме этот член так же, как и электрон-электронные столкновения, может быть включен в общую схему метода КФР. [c.257] Пусть в начальный момент времени средняя энергия электронов меньше равновесной при наличии электрического поля (подобные условия реализуются, например, при быстром наложении внешнего электрического поля на слабоионизованную плазму). Происходит нагрев электронного газа и газа тяжелых частиц. Электроны набирают энергию от поля и отдают ее в столкновениях с тяжелыми частицами. Однако в силу малости рассматриваемых степеней ионизации, а также большого отличия в массах электрона и тяжелой частицы нагрев электронного газа и формирование электронной функции распределения является более быстрым процессом, чем нагрев газа тяжелых частиц. Поэтому зависимость функции распределения от температуры газа считается параметрической. [c.258] В ходе релаксации концентрация электронов может также меняться во времени. Но поскольку ионизация частиц газа обусловлена электронами больших энергий, то этот процесс более медленный, чем изменение функции распределения в результате упругих и неупругих столкновений электронов с тяжелыми частицами. Поэтому зависимость в формулах от электронной концентрации также полагается параметрической. [c.258] В случае нагрева газа в электрическом поле плотность распределения электронов в нуле убывает со временем и Фо 0. Поэтому распределение (6.69) правомерно рассматривать на отрезке [0,Ущ], где Уга — зависящее от времени граничное значение скорости электронов. [c.259] Формулы (6.66) - (6.72) позволяют находить функцию распределения электронов по скоростям в зависимости от параметра Уга. [c.259] Закон изменения Уш от времени определяется решением уравнения (6.73). [c.259] Рассмотрим частный случай слабоионизованной плазмы, в которой основную роль в формировании функции распределения играют упругие столкновения электронов с тяжелыми частицами газа. [c.259] Неравенство (6.75) анализировалось численным методом. Результаты анализа изображены на рис. 6.5. Было обнаружено, что неравенство (6.75 выполняется в области малых значений скоростей и нарушается с ростом V (правая и левая части становятся примерно равными друг другу для скоростей, близких к граничному значению Ущ). [c.260] Кривая 1 на рис. 6.5 указывает значение скорости, при которой левая часть (6.75) в три раза больше правой для различных у . Кривая 2 указывает значение скорости, при которой левая часть (6.75) на порядок больше правой. [c.261] Результаты расчета КФР первого порядка для фо(0) фе и соответствующие некоторым моментам времени, представлены на рис. 6.6. Приведенные там распределения отражают кинетику установления максвелловской функции распределения электронов по скоростям. [c.261] Примечательным здесь является наличие горба на функции распределения или области энергий где 0. Это указывает на существование отрицательНЬ температур в области малых энергий электронов и может при0 развитию кинетической неустойчивости продольных электро плазмы. [c.262] Сформулированный подход и найденные решения можно применись для преследования процессов в импульсных разрядах, для анализа стадии формирования разР теории стримерного пробоя газов /37-40/. Знание эвол И электронной функции распределения существенно, а в ряде случаев является определяющим при исследовании кинетики физических процессов в лазерах на плазме. [c.262] Вернуться к основной статье