Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Лозанский Э.Д. -> "Теория искры" -> 23

Теория искры - Лозанский Э.Д.

Лозанский Э.Д., Фирсов О.Б. Теория искры — М.: Атомиздат, 1975. — 272 c.
Скачать (прямая ссылка): teoriyaiskri1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 25 26 27 28 29 .. 106 >> Следующая


63
денного состояния. Однако здесь в начальном и конечном состояниях присутствует разное количество взаимодействующих частиц. Поэтому принцип детального равновесия выглядит не так просто, поскольку нужно связывать коэффициенты, имеющие разную размерность. Действительно, скорость ионизации пропорциональна концентрации нейтральных атомов или молекул и концентрации электронов, тогда как скорость обратного процесса — тройной рекомбинации— пропорциональна концентрации ионов (равной концентрации электронов) и квадрату концентрации электронов, так как в этом процессе участвуют два электрона. Оба процесса дают вклад в изменение количества ионов, т. е. в величину (INiIdt. Таким образом, первый коэффициент должен иметь размерность см3/сек, а второй — см6/сек. Характеризующий ионизацию коэффициент есть < VeGi > , где усреднение производится по функции распределения электронов, а под Gi понимается сечение ионизации с соответствующего возбужденного уровня. Энергия электронов, которые могут ионизовать, должна быть не менее соответствующей энергии связи электрона в возбужденном атоме. Чем меньше энергия ионизации, тем больше Gi и тем большее количество электронов принимает участие в ионизации, т. е. увеличивается <VeGi ) . Поэтому в обратном процессе ударной рекомбинации основную роль играет рекомбинация на высоко возбужденные состояния атомов или молекул. В этом процессе нет порога энергии для электронов, участвующих в рекомбинации, в противоположность обратному процессу яонизации.

Если рекомбинация произошла на уровень возбуждения с энергией ионизации ниже средней энергии плазменных электронов, то в результате дальнейших столкновений с плазменными электронами рекомбинировавший электрон скорее всего будет сразу вновь выбит из атома или молекулы. Столкновения в этом случае парные, кинетическая энергия связанного электрона, равная в среднем его энергии связи, меньше (в среднем) кинетической энергии плазменных электронов. Поэтому связанный электрон в основном будет приобретать энергию при столкновениях с плазменными электронами, и процесс его ионизации произойдет за время гораздо меньшее, чем время рекомбинации иона, т. е. рекомбинации как будто не было. Напротив, если электрон при рекомбинации оказался на уровне, более глубоком по энергии, чем средняя кинетическая энергия плазменных электронов, то при взаимодействии с последними, в среднем, более вероятно, что атомный электрон отдаст часть своей энергии плазменному электрону и переместится на еще более глубокий уровень и т. д.

Тройная ударная рекомбинация играет роль лишь при больших концентрациях плазмы и при низкой температуре (средней кинетической энергии) электронов. Согласно сказанному, такая рекомбинация происходит в основном на уровни энергии, глубина которых порядка средней энергии плазменных электронов. (Вероятность обратного процесса — процесса ионизации — быстро падает по мере

64
увеличения энергии связи, когда последняя превышает среднюю энергию плазменных электронов.) Если эта энергия порядка ОД эв, то состояния электрона с соответствующей энергией связи можно считать квазиклассическими и весь процесс ударной рекомбинации можно рассматривать с позиций классической физики.

Рис. 1.19. Отношение коэффициента ударной рекомбинации электронов и атомных ионов к плотности электронов в зависимости от температуры

Если распределение электронов плазмы по энергиям характеризуется одной величиной, имеющей размерность энергии, например температурой T9 то в нашем распоряжении имеются только три величины, из которых можно получить коэффициент тройной ударной рекомбинации, имеющий размерность см6/сек — это масса и заряд электрона и температура электронов. Из этих величин нельзя получить безразмерную величину. Поэтому буквенное выражение для коэффициента ударной рекомбинации определяется однозначно:
Достаточно удовлетворительной теории, позволяющей определить константу в формуле (1.117), в настоящее время не существует. Разные авторы получают разные константы (задача трех тел классической механики). Во всяком случае она порядка единицы (по-видимому, больше единицы) и не содержит кулоновского логарифма.

Приведем теперь грубую оценку коэффициента ударной рекомбинации для многозарядного иона на основе приведенных выше соображений. Сечение столкновения двух электронов, обладающих энергией ~ kT, при котором один, находясь в поле иона, теряет

а9 10 'см3/сек

O9S

O9J

ОЛ

-ГШ]\ V -IxI

- *-[w]\Tr=m°K 1Ii 1 -*

- й-[Ш]\ Tli *

I-CMУ \

л -[139] \ Te=Tr T<L

— [ПО]

e+Net

200

-i_J-I-------------------------------------1_I_I_I_L.

m 600 woo zooo mo 10000 Tej °k

Рис. 1.20. Экспериментальная зависимость коэффициента диссоциативной рекомбинации молекулярного иона неона и электрона от температуры электронов

энергию ~ kT и оказывается после этого в связанном состоянии с энергией связи того же порядка, приблизительно равно ne*l(kT)2' Чтобы получить коэффициент ударной рекомбинации, нужно умно-жить это сечение на порядок величины скорости электронов и на «объем иона», поскольку столкновение должно произойти в области, где потенциальная энергия электрона не меньше kT. Этот объем примерно равен 4nZ3e6/3(67)3. Скорость электронов примерно р^вна Y2kT/m. Таким образом,
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 25 26 27 28 29 .. 106 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed