Столкновения заряженных частиц в плазме

Как правило, атомы вещества электродов имеют меньшую энергию ионизации, чем газы, поэтому увеличение концентрации вещества электродов в газоразрядном промежутке приводит к увеличению числа свободных зарядов в нем. При больших плотностях газа (нормальном давлении) и большом токе в результате упругих столкновений устанавливается равенство температур всех частиц— плазма становится изотермической или близкой к этому, разогреваясь до высоких температур — порядка тысяч и десятков тысяч градусов. [c.59]

V. Хаотическое тепловое движение электронов и ионов преобладает над их направленным движением. Ионизация происходит за счёт соударений наиболее быстрых электронов с частицами газа. Концентрации носителей положительных и отрицательных зарядов равны между собой. Средняя энергия электронов много выше средней энергии нейтральных частиц газа. Убыль энергии электронов плазмы вследствие упругих и неупругих столкновений с частицами газа восполняется за счёт ускорения движения электронов продольным полем разряда за время от одного соударения до другого [c.400]

Мощность W равна произведению величины тока разряда I на модуль градиента потенциала Е, приложенного к активному сопротивлению разряда. Но, с другой стороны, очевидно, что эта мощность является энергией, отнесенной к единице времени и единице длины разрядного промежутка, которую носители электрических зарядов получают от электрического поля и передают нейтральным частицам в результате разного вида столкновений с ними. Для упрощения задачи в первом приближении можно считать, что переносчиками электрических зарядов в плазме разрядов прп средних давлениях являются электроны. Тогда, если средняя частота столкновений электронов с нейтральными частицами на единице длины разрядного промежутка г и при каждом столкновении от электрона к молекулам передается в среднем нергии (е), то [c.19]

Поскольку плазма не находится в равновесии, ее характеристики отвечают лишь определенным стационарным процессам. Непрерывно происходит ионизация и нейтрализация зарядов, выделение энергии внутри плазмы и охлаждение вследствие взаимодействия с окружающей средой. При этом наиболее трудно происходит обмен энергией между ионами и электронами, что обусловлено большим различием в их массах. Поэтому отсутствует термическое равновесие между ионами и электронами, а также и нейтральными частицами (молекулами). Энергию от электрических источников (например, дуг) непосредственно получают электроны. Вследствие этого 7 а>7 и>7 м, где Тэ, Ти, 7 м — температуры электронов ионов и молекул (или атомов). В газоразрядных трубках Гэ имеет порядок 10 С, а Та и Ты лишь (1—2)-10 °С. В дуговом разряде, где плотность газа выше и число столкновений больше, величины Та, Тя и Та сближаются. При этом Т и Тм достигают около 6000° С. [c.357]

Переход от случая отрицательных частиц — электронов к случаю положительных ионов ничего по существу не меняет. Только знак потенциала во всех формулах и выводах изменяется на обратный. Некоторое изменение в цилиндрической (а также и сферической) задаче вносит делаемый Ленгмюром переход к тому случаю, когда носители заряда того или другого знака двигаются не от внутреннего цилиндра (внутренней сферы) к ко аксиальному внешнему цилиндру (или концентрической внешней сфере), а в обратном направлении. Это сказывается в изменении значений функций р и р. Реальные слз аи такого рода встречаются при движении электронов и ионов в слое, прилегающем к цилиндрическому или сферическому электроду — зонду, помещённому в нейтральную газоразрядную плазму. Результаты теории пространственных зарядов Ленгмюра приложимы в этом случае при условии, что длина свободного пути частиц больше толщины рассматриваемого слоя пространственного заряда, так что столкновениями электронов или ионов с нейтральными частицами газа и ионизацией путём столкновений I и II рода внутри слоя можно пренебречь. [c.297]

Отношение г /Н характеризует свойство идеальности плазмы. Действительно, идеальным считается вещество, частицы которого взаимодействуют между собой только в момент столкновения. Это означает, что средняя кинетическая энергия частиц ту /2 во много раз превосходит среднюю потенциальную энергию их взаимодействия, равную по порядку величины ср (Го). При вычислении последней наибольший вклад вносит самый дальнодействующий член потенциала ср (г), который, как правило, имеет вид степенной функции Ф (г)=аг (и=1 для кулоновских взаимодействий, п=4 для взаимодействия типа заряд-нейтрал и тг=6 для взаимодействий нейтрал-нейтрал). Поэтому, приближенно считая ср(г) Ф(г), имеем [c.9]

При средних и больших степенях ионизации кинетические свойства плазмы определяются в основном неидеальными кулоновскими процессами взаимодействия между заряженными частицами. Дальнодействующие кулоновские взаимодействия — всегда коллективные этот факт обусловливает расходимость интеграла столкновений Больцмана при малых углах рассеяния частиц. Однако искусственный учет экранирования кулоновского поля частиц зарядами противоположного знака (обрезание интеграла столкновений на радиусе Дебая или среднем расстоянии между ионами [4, 24, 25]) или применение экранированного кулоновского потенциала [7, 8] позволяют ограничить его и получить конечные величины эффективных парных кулоновских сечений. Их выражение записывается в общем случае как [c.297]

Определенный прогресс в построении обобщенных интегралов, могущих использоваться в условиях, когда интеграл столкновений Больцмана неприменим, связан с результатами по учету влияния целого ряда важных в новых условиях физических нроцессов на корреляцию частиц. Так, последовательное описание корреляционных эффектов позволяет последовательно учесть влияние многих частиц на процесс столкновения заряженных частиц плазмы, проявляющееся как в экранировке кулонопского ноля зарядов, так и в эффекте динамической поляризации плазмы, связанной, в частности, с возможностью распространения плаз.менных колебаний. Еще более детальное рассмотрение свойств корреляций позволяет для плазмы обнаруяшть такую ситуацию, когда положение о полной определенности корреляций при заданном распределении частиц по скоростям оказывается неточным. Это имеет место тогда, когда скорость изменения распределения частиц оказывается неменьшей скорости изменения интенсивности плазменных колебаний. В этой ситуации помимо кинетического уравнения для заряженных частиц плазмы возникает кинетическое уравнение для колебаний. [c.20]

Энергию в основном от электрических источников получают электроны. Из-за большого различия их масс и масс ионов они плохо передают энергию ионам, В результате 7 злектронов Т иопов Т атомов ( э и а) ТаК, В ГаЗО-разрядных трубках Гэ составляет десятки тысяч градусов, а Та и T a — лишь одну — две тысячи. В дуговом разряде из-за большого числа частиц в единице объема столкновения происходят чаще, и Т ближе к и Га. Примерно при той же Тэ величины Г,, и Га достигают 6000 °С. Для плазмы в целом характерна электронейтральность. В то же время в малых объемах электронейтральность ие имеет места. Пространственное расположение зарядов, как п в случае электролитов, определяется ближним порядком. Как и в теории сильных электролитов, в плазме целесообразно ввести понятия радиуса ионной атмосферы (де-баевский радиус). [c.677]

Эта реакция, связанная со столкновением двух одноименно заряженных частиц (дейтона и протона), требует очень мало времени. Среднее долголетие дейтона в солнечной плазме, состоящей преимущественно из протонов, равно при 15 миллионах градусов, всего лишь 4 сек. Отсюда видно, что расталкивание одноименных зарядов (когда эти заряды невелики, а именно равны и тот и другой единице) хотя и задерживает процесс, но не может сравниваться с замедляющим влиянием эндореакции превращения протона в нейтрон. [c.200]

Попробуем истолковать это уравнение для случая оптических спектров. Возбуждение атомов до конкретного состояния происходит различными путями, но механизм возбуждения можно кратко описать следующим образом. Если температура газа достаточна, чтобы за счет столкновения частиц могли происходить процессы диссоциации молекул и ионизации частиц, то наряду с молекулами и атомами в этом газе будут присутствовать положительные и отрицательные заряды-ионы и электроны. Такой частично ионизированный газ назы-вают плазмой. Концентрация ионов и свободных элек- Чтронов с повышением температуры быстро возрастает., Но чем выше температура плазмы, тем большее число хдтомов будет возбуждено до более высоких энергети- Kt ческих состояний, тем меньше их останется при более >низких. Это говорит о том, что, располагая источника-/ > ми света с разнообразной, регулируемой и стабильной температурой излучателя, можно обеспечить возбужде-Jnne самых различных линий. [c.17]

Механизм возбуждения спектральных линий можно в общих чертах описать следующим образом. Если температура газа достаточно велика для того, чтобы среди его частиц было много таких, энергия движения которых сравнима с энергией ионизации и химической связи, то в результате столкновений достаточно часто происходят процессы диссоцпации и ионизации. Это приводит к появлению в газе, наряду с атомами и молекулами, также свободных электрических зарядов — в равном количестве положительных и отрицательных (ионов и электронов), что обеспечивает его электропроводность. Такой частично ионизованный газ называется плазмой. Джоулево тепло, выделяемое при прохождении электрического тока, поддерживает высокую температуру газа, необходимую для возбуждения свечения плазмы в таких источниках, как дуга и искра. По мере увеличения температуры степень ионизации газа возрастает и, наряду с однократно ионизованными, появляются двух- и трехкратно ионизованные атомы. Зависимость степени ионизации от температуры описывается формулой Саха [c.19]