Колебания электронные в плазме

Дисперсия и затухание продольных колебаний электронной плазмы [c.107]

Мы уже видели при рассмотрении продольных колебаний электронной плазмы, что мнимая часть диэлектрической проницаемости мала (а поэтому сравнительно невелико поглощение волн), если фазовая скорость значительно превышает тепловую скорость частиц. Будем считать, что такое неравенство выполнено по [c.111]

Учитывая, что на высоких (по сравнению с частотой столкновений электронов V) частотах проводимость определяет собственные колебания электронной плазмы в металле, запишем соответствующее условие для частоты в виде [c.271]

Периодические изменения потенциала Е вызывают соответствующие колебания заряда электрода, так как Aq= AE, где С емкость двойного слоя. Б свою очередь величина Ад отражает изменение плотности электронной плазмы на поверхности электрода, а от ее состояния непосредственно зависит отражательная способность исследуемого материала. Эта связь величины AR/Ro с емкостью двойного слоя позволяет качественно объяснить зависимость спектров электроотражения от потенциала электрода, адсорбции, от образования на поверхности электрода оксидной пленки или других химических соединений. Однако количественная теория метода модуляционной спектроскопии отражения находится еще в стадии разработки. [c.184]

Заметим, наконец, что если длина волны колебания но порядку величины сравнима с дебаевским радиусом электронов (А гд< 1). то декремент затухания (29.21) оказывается немалым по сравнению с частотой. Поэтому в электронной плазме могут распространяться продольные полны лишь с длиной волны, много большей дебаевского радиуса. [c.111]

Дисперсионное уравнение продольных колебаний электронно-ионной плазмы [c.111]

Определить собственную частоту и декремент затухания продольных колебаний в плазме с таким распределением электронов. [c.124]

Чтобы возбудить плазмой (или плазменное колебание), электрон не обязательно должен войти в образец. Еще при приближении электрона к образцу в последнем возбуждаются длинноволновые колебания, а на близком расстоянии — коротковолновые. Подобным образом возбуждает плазмоны и электрон, покидающий образец. [c.428]

Для элементарного объяснения возникновения колебаний в плазме и подсчёта частоты этих колебаний проводят следующее грубое вычисление. Пусть электроны в плазме смещены на некоторое расстояние в направлении оси X, причём смещение отдельных электронов является функцией х) координаты х, и на двух граничных плоскостях (х) = О, так что вне этих границ смещения нет. Ионы рассматриваем как неподвижные по сравнению с электронами. Тогда, подсчитав изменение числа электронов в тонком слое ёх, конечное изменение концентрации электронов п в данной точке Ди можно выразить так [c.313]

Теория приводит также к возможности колебаний в плазме, вызванных смещением положительных ионов. Частота этих колебаний может лежать в широких пределах, от порядка нескольких мегагерц до звуковой частоты. Теоретически исследованы также колебания электронного газа под влиянием изменения давления этого газа в какой-либо части занимаемого им объёма. Ионные колебания плазмы обладают малой амплитудой, и их трудно выделить в чистом виде на фоне флюктуаций, всегда имеющих место в разряде. Всё это показывает наличие широкого спектра электронных и ионных колебаний плазмы. [c.314]

Этот член учитывает действующую на каждый электрон упругую силу , вызванную вибрационными свойствами плазмы, или, другими словами, учитывает собственные колебания электронов в плазме. Введение этого дополнительного члена сильно усложняет задачу. В случае равномерного смещения электронов [c.397]

Ответы на поставленные вопросы мы искали на основе предположения [47], согласно которому колебания электронов могут приводить к возбуждению в нейтральном газе плазмы акустических волн последние же при своем распространении могут, в свою очередь, приводить в колебание электроны и тем возвращать электронному газу часть потраченной на их возбуждение энергии. [c.31]

Длина этой волны бесконечно велика. Физическая картина колебаний такова. Сместим все электроны в одном направлении на фиксированное небольшое расстояние. Тогда в плазме возникает макроскопическое электрическое поле вдоль этого же направления, стремящееся возвратить электроны в исходное положение. Колебания электронов под действием такого поля и представляют собой плазменные колебания. Так как направление, в котором происходят этн колебания, совпадает с направлением вектора электрического поля колебания, то они являются продольными колебаниями. [c.53]

При частотах питающего напряжения ниже нескольких сотен герц характеристики периодического разряда мало отличаются от соответствующих характеристик разряда постоянного тока. Правда, при этом в начале каждого полупериода может происходить новый пробой. Действительно, на низкой частоте после обращения внешнего поля в нуль заряды могут успеть рекомбинировать раньше, чем поле вновь в достаточной степени вырастет, причем разряд будет гаснуть дважды в период. Чем выше частота, тем меньшая доля зарядов успевает рекомбинировать за время существования недостаточного для поддержания разряда поля. Поэтому потенциал повторного зажигания разряда падает с ростом частоты. При частоте выше нескольких килогерц состояние разряда, как целого, почти не успевает измениться за полупериод и степень ионизации остается практически постоянной. С дальнейшим ростом частоты амплитуда колебаний электронов становится много меньше расстояния между электродами. Процессы на электродах перестают играть роль. Появляется возможность возбуждения разряда не только в реакторах с внутренними электродами, но и (при диэлектрическом корпусе реактора) с помощью наружных электродов или индуктора. При индукционном возбуждении разряда возбуждающее поле максимально у стенок разрядной трубки. Это оказывает влияние на условия баланса электронов и тем самым — на локальные и усредненные характеристики плазмы 16]. Однако надежные экспериментальные данные, позволяющие корректно сравнить свойства плазмы индукционного разряда и разряда постоянного тока, нам не известны. [c.342]

Смещение частиц плазмы от положения равновесия вызывает поле стремящееся вернуть их обратно. Лангмюровские колебания возникают при нарушении квазинейтральности из-за смещения электронов относительно ионов и представляют собой колебания электронов относительно ионов. [c.516]

Рассмотренный процесс взаимодействия электронов пучка с остаточным газом, естественно, сопровождается потерями энергии. Установлено, что при давлении остаточных газов в камере печи 10 —1Х Х10 мм рт. ст. эти потери малы (составляют 1 — 1,5% мощности пучка). Однако с ростом остаточного давления до 10 мм рт. ст. эти потери резко возрастают и могут достигать 10—30% мощности пучка. При этом в камере печи возникает общее свечение, а в электронной пушке обычно происходит короткое замыкание, приводящее к отключению установки. Скачкообразный рост потерь с повышением давления указывает на появление в этих условиях нового явления—когерентного взаимодействия пучка с плазмой, сопровождающегося появлением в плазме высокочастотных колебаний. [c.239]

Как известно, плазма представляет собой смесь заряженных положительно и отрицательно частиц (ионов и электронов). В целом плазма электрически нейтральна, т. е. суммарный заряд ионов нейтрализует заряд электронов. В результате флуктуаций в плазме (в ча стности, в плазме пламени) возможно разделение зарядов, т. е. пламя можно представить в виде конденсатора с некоторым зарядом из-за смещения электронов к одной из поверхностей, ограничивающих данный объем. Конденсатор характеризуется емкостью, разностью потенциалов между обкладками и электрическим полем. Электрическое поле конденсатора будет действовать на электроны с определенной силой, в результате чего электроны переместятся на противоположную поверхность объема. Произойдет перезарядка конденсатора. Далее процесс повторится и будет аналогичен колебательному процессу маятника. При возмущении (вследствие флуктуаций) квазинейтральной плазмы выведенные из состояния равновесия электроны должны начать колебания с частотой [65, с. 3] [c.63]

Это означает, что ионно-звуковые колебания существуют лишь в плазме, температура электронов которой значительно превышает температуру ионов, и лишь для длин волн, больших дебаевского радиуса ионов [8]. [c.112]

Задача IV. 3. Вывести дисперсионное уравнение продольных колебаний плазмы, состоящей из электронов и нескольких сортов ионов. [c.124]

Задача IV. 4. Найти частоту и декремент затухания продольных колебаний плазмы, состоящей из электронов, легких и тяжелых ионов с максвелловским распределением по импульсам, в предположении, что фазовая скорость колебаний много меньше тепловой скорости легких ионов и много больше тепловой скорости тяжелых ионов Ответ. [c.124]

В изотермической плазме с равными температурами электронов и ионов могут распространяться лишь электронные ленгмюров-ские колебания. Фазовая скорость ы/А таких волн велика по сравнению с тепловой скоростью электронов. Это означает, что оказывается относительно весьма малым число частиц, для которых выполнено условие эффекта Черенкова ы = и которые, как это следует иа формулы (55.13), лишь и могут взаимодействовать с плазменными колебаниями. Поэтому в случае изотермической плазмы вклад взаимодействия с волнами, описываемый интегралом столкновений (55.13), оказывается сравнительно очень малым [7, 8] (см. также [38]). [c.240]

Обратимся теперь к изучению влияния теплового движения частиц плазмы на продольные колебания. При этом, имея в виду, что согласно формуле (28.9) влияние ионов пренебрежимо мало, их движением пренебрежем. Поэтому продольные колебания электронной плазмы описываются следующилш двумя уравиениями [c.107]

На рис. 1 приведена зависимость 2пкс1 от длины волны, где й — эффективная толщина пленки золота Ч Из рисунка видно, что адсорбция аммиака изменяет положение кривой 2пМ = /(А,). Указанные зависимости до и после адсорбции были рассчитаны по уравнению (3). Отличие показателя преломления газообразного аммиака от единицы не учитывалось, так как при использованном давлении оно очень мало и не влияет на результат расчета [9]. Кривые / и 2 на рис. 1 имеют такой же характер, как и те аномальные кривые поглощения пленок золота, которые наблюдались в работах [4—7] и которые были интерпретированы с точки зрения колебаний электронной плазмы. [c.109]

Характеристические потери энергии обусловлены коллективным возбуждением электронного газа вещества объекта. Электроны проводимости в металлах (полупроводниках) можно рассматривать как особый вид плазмы, характерной особенностью которой является то, что электроны движутся в решетке из жестко связанных между собой положительных ионов. Если под действием, например, бомбардирующей частицы, произошло смещение электронов так, что их локальная плотность увеличилась. То за счет возросших при этом снтПэттал-кивания у электронов появится составляющая скорости, выводящая их из данного объема. Однако в момент восстановления нейтральности в данном объеме эта скорость не равна нулю, и электроны продолжат свое движение, что приведет в свою очередь к возрастанию положительного заряда и к движению электрона в обратную сторону. Таким образом возникают коллективные колебания в электронной плазме. Совокупность валентных электронов может принимать определенные порции энергии, соответствующие некоторому дискретному уровню возбуждения данного твердого тела. Эти порции энергии можно рассматривать как своего рода квазичастицы— плазмоны. Время жизни плазмона не превышает 10 с. Для каждого металла (полупроводпика и диэлектрика) характерна определенная величина энергии плазмона, поэтому потери энергии электронов на возбуждение плазмонов называют характеристическими или плазменными потерями (рис. 19.4), [c.427]

В химии плазмы приняты некоторые общие определения и соответствующая терминология, позволяющая ввести внутренюю классификацию физических и химических процессов. Так, плазма с условной температурой до 50000 К называется низкотемпературной плазма с более высокой температурой называется высокотемпературной. К последней относится и термоядерная плазма, где температура измеряется миллионами градусов. Низкотемпературную плазму в зависимости от температуры составляющих ее подсистем (электронов, ионов, атомов и молекул) подразделяют на равновесную и неравновесную. Для газофазной системы, где физико-химические превращения протекают на молекулярном уровне, для полной их характеристики необходимо учитывать внутренние степени свободы, температура расщепляется на температуры, характеризующие внутренние движения в молекуле вращения и колебания, электронное возбуждение и ионизацию, в результате чего в системе появляются не только свободные электроны. [c.38]

Как и в других случаях, при кольцевом разряде стенки колбы при соприкосновении с газоразрядной плазмой заряжаются отрицательно, создавая постоянное электрическое поле, направленное по радиусу. Под действием этого поля колебания электронов, вызванные высокочастотным нолем, совершаются по окружности,, и возникает кольцевой разряд. Радиальное э.пектрическое поле в кольцевом разряде можно обнаружить при поающи двух зондов, помещённых на одном и том же радиусе. > [c.386]

Элементарное объяснение, которое Ленгмюр и Тонкс дают возникновению колебаний в плазме, заключается в следующем. Так как вследствие малой массы скорость теплового движения, а также скорость передвижения в электрическом поле для электронов много больше, чем для ионов, то ионы можно рассматривать как неподвижные по сравнению с электронами. Пусть некоторое количество электронов в плазме смещено на некоторое расстояние в направлении оси X, причём смещение отдельных электронов является функцией Цх) координаты х. Пусть на двух плоских границах рассматриваемого слоя С (х) = О, т. е. смещения вне этих границ нет. Тогда, как нетрудно сообразить, подсчитав изменение числа электронов в тонком слое йх, конечное изменение концентрации электронов п в данной точке Дп можно выразить так [c.502]

В своих опытах Тонкс и Ленгмюр [1599] установили наличие в плазме газового разряда колебаний с длинами волн от 20 до 80 см. Наличие электронных колебаний в плазме, соответствующих соотношению (629), было установлено также и другими [1565, 1594]. [c.503]

Вопрос о колебаниях плазмы получил после Тонкса и Ленгмюра дальнейшее развитие. В частности, разобраны вопросы об учёте давления электронного газа, или, другими словами, о колебаниях электронного газа под влиянием гидродинамических сил, вызванных изменением плотности этого газа в какой-либо части занимаемого им объёма [1596]. Эти звуковые колебания электронного газа должны были бы привести к возникновению электромагнитных волн, распространяющихся в плазме, в то время как колебания Тонкса и Ленгмюра к (распространению во.лн внутри плазмы не приводят. Расчёты показали, что в обычных условиях давление электронного газа и возникновение проходящей волны электронных колебаний играют второстепенную роль. [c.503]

Было установлено экспериментально, что в рассматриваемом нами ВЧ разряде плазма имеет значительный полон<ительный потенциал относительно обоих электродов [123]. Этот высокий потенциал является следствием того, что подвижность электронов намного больше подвижности ионов. Из-за весьма малой длительности одного полупериода приложенного напряжения дойти до соответствующего электрода за это время сможет сравнительно небольшое число ионов. Электронов же за каждый полупериод попадает на электроды значительно больше. В результате этого ток высокой частоты, измеряемый во внешней цепи, почти полностью обусловлен электронами плазмы, достигающими электродов в течение чередующихся полупериодов. В течение каждого полупериода из области разряда экстрагируются те электроны, которые к началу полупериода находятся в пределах расстояния А от электрода. Здесь А — а.мплптуда колебаний электрона в высокочастотном поле. Если напряженность приложенного поля записывается как Е=Ет os (ot, то амплитуда колебаний электрона в В4 поле А определяется следующим образом [c.446]

Поэтому, строго говоря, надо брать интегралы столкновений заряженных частиц друг с другом в форме Леннарда—Балеску, а не Ландау. Такой подход использовался в [57] применяя метод Чепмена—Энскога, автор получил формулы для коэффициентов переноса. При этом оказалось, что результаты обычной теории весьма точны (для типичных плазм поправки составляют около 5%), причем величины коэффициентов переноса, вычисленные с учетом коллективных эффектов, оказываются меньще, чем без учета. Это вполне естественно, поскольку различные шумы и колебания в плазме способствуют установлению равновесия. Влияние коллективных свойств плазмы на время выравнивания температур между тяжелой и легкой. компонентами оценено в [58], вклад далеких взаимодействий (т. е. волн) в этом случае оказывается лшлым, около 10—15%. Весьма существенно влияние волновых взаимодействий на скорость изотронизации анизотропной температуры электронного газа при T . Полученная величина скорости выравнивания про- [c.136]

Рассмотрим качественно, как взаимодействуют плазменные колебания с отдельными электронами плазмы. Обмен энергией между ними возможен и в отсутствие столкновений. Проще всего анализировать эту проблему в системе координат, в которой плазменная волна покоится. Как и в конце предыдущего параграфа, обратимся к электронам, скорость которых близка к фазовой скорости плазменной волиы. Однако здесь мы будем пренебрегать затуханием Ландау. В системе координат, связанной с волной, эти электроны 1меют малую энергию и, следовательно, совершают финитное движение в потенциальном электрическом поле волны, несмотря на малую амплитуду колебаний этой волны. Обмен энергией происходит в тот момент, когда электрон достигает стенки потенциальной ямы и изменяет направление своего движения на обратное. Электроны, скорость которых существенно отличается от фазовой скорости плазменной волны, не захватываются волной обмен энергией этими электронами с волной весьма невелик по сравнению с электронами, скорость которых близка к фазовой скорости. Далее мы не будем интересоваться электронами, скорость которых существенно отличается от фазовой скорости волны. [c.54]

Плазмон — квант плазменных колебаний или квазичастица, представляющая колебания электронов вокруг тяжелых ионов в плазме. Имеет энергию в области десятков эВ, времена жизни— 10-15 с. Распадается, порождая молекулярное сверхвозбужденное состояние с энергией возбуждения в интервале 15—25 эВ. [c.53]

Рассмотрим распространение электромагнитных колебаний в плазме. Очевидно, оно будет сопровождаться также и смещением зарядов плазмы, причем ядра как более тяжелые будут смещаться во всяком случае слабее электронов. Далее, смещение последних можно описать уравнениями классической гидроди намики, в которых объемная сила имеет вид силы Лорентца. Релаксационными явле шями, связанными с подвижностью зарядов, при колебаниях, имеющих весьма малый период, можно пренебречь. Совместная система уравнений гидродинамики и электродинамики, таким образом, имеет вид [c.5]

Хотя плазма в целом электронейтральна, в малых объемах существует пространственное распределение зарядов. Последнее, как и в растворах электролитов, характеризуется ближним порядком. Подобно теории сильных электролитов, вводится радиус ионной атмосферы (дебаевский радиус) и получается выражение для радиуса г наименьшего объема, за пределами которого существует электронейтральность г У Тэ1п, где п — число электронов в единице объема. Отсюда видно, что плазма существует при достаточно больших п. При этом происходит сильное электростатическое взаимодействие между частицами плазмы. В результате такого взаимодействия плазма является как бы упругой средой, и в ней возможно возбуждение различных колебаний. [c.357]

Продольные колебания в электронно-ионной плазме могут иметь еще одну низкочастотную ветвь, которая существенно связана с наличием ионов плазмы. Как мы покажем длл плазмы, частицы которой распределены по скоростям по закону Максвелла, такие колебания возможны, если температуры электронов значительно пренышает температуру ионов. [c.111]

Задача IV. 6. В неизотермической плазме с температурой электронов. знач1ггельно превышающей температуру иопов, электроны равномерно дрейфуют относительно ионов со скоростью, много меньшей их тепловой скорости. Найти условие возникновения неустойчивости относительно раскачки ноныо-звуковых колебаний плазмы [12]. [c.125]

Задача V. 3. Определить декремент затухания электронных продольных колебаний плазмы, обусловленный электрон-иоянммп столкновениями. [c.144]

Из рассмотрения, проведенного в предыдущем параграфе, вытекает, что в условиях сильной неизотермичности плазмы ионнозвуковые колебания существенно видоизменяют интеграл столкновений электронов с электронами. Это позволяет ожидать яначи-тельыого влияния ионного звука и на коэффициенты переноса. [c.243]

Следующий источник, наоборот, пригоден для промышленной ИЦР-установки площадь создаваемого им потока плазмы 5 > 800 см [24, 25. Пластина из металла, изотопы которого следует разделить, помещается на конце соленоида. На пластину подаётся отрицательный потенциал и 0,5 кВ, а к её поверхности направляется СВЧ-излучение. Частота СВЧ-колебаний и величина магнитного поля в месте расположения распыляемой металлической пластины согласовываются, чтобы на расстоянии в несколько сантиметров от её поверхности выполнялось условие для электронного циклотронного резонанса (ЭЦР). В качестве генераторов СВЧ-излучения в [24] использовались, в частности, гиротроны (28 ГГц). При этом было необходимо [c.315]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология