Plasma_2013_part_02
.pdfВ.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 2
Комментарии квыводу
• При α ~ 0.5 |
имеем |
|
e−I T |
~ n λ3 |
|
, откуда |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 d −B |
|
|
|
|
|
|
|
T* |
~ |
1 |
|
|
|
|
~ |
|
|
|
1 |
|
. |
||||||||||
|
I |
|
ln (n0λd3−B ) |
|
ln (параметр классичности) |
||||||||||||||||||
• При T ~ T* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ε |
|
|
|
− I |
|
|
|
|
|
|
|
3 / 4 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
w2 |
|
= exp |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
~ exp − |
3 |
|
I |
~ (n0 |
λd3−B ) |
1, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
w1 |
|
|
|
|
T |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4 T* |
|
|
число электронов на возбужденных уровнях атома водорода малó по параметру классичности → пренебрежение ими оправданно. Электрон с большей вероятностью переходит на один из многих уровней непрерывного спектра, нежели на возбужденный уровень.
• Для сложных атомов равновесная степень ионизации находится аналогично, но с учётом существования многих (в том числе и вырожденных) уровней:
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 2
Корональное равновесиее
Редкая, оптически прозрачная плазма
пример: солнечная корона
Основные процессы:
ионизация электронным ударом фоторекомбинация тройная рекомбинация и фотоионизация незначительны
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 2
Корональноеравновесие (2)(2)
Редкая, оптически прозрачная плазма
ионизация электронным ударом |
фоторекомбинация |
прямой процесс |
обратный процесс |
=ω
Динамика числа электронов:
Степень ионизации (формула Эльверта):
Корональное равновесие: степень ионизации не зависит от плотности!
СравнениемоделейВ.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 2
Сравнение равновесий по Саха и коронального – ионы углерода
?
Если в плазме на самом деле реализуется другой тип равновесия, то результат обработки измерений даст сильную ошибку.
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 2
Некоторыедругиеэлементарные процессыпроцессы
•Перезарядка
-резонансная перезарядка, если частицы одного сорта
-нерезонансная перезарядка, если частицы разного сорта
•Ионизация ионами и тройная рекомбинация
•Многоступенчатая (каскадная) ионизация
H +e R H*
• Туннельная (многофотонная) ионизация
H + H + R H + + H
H+ H + R H + +e + H +
+e, H* +e R H + +e +e
H + N =ω R H + +e , =ω I
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 2
Резонансная перезарядкаа
см2
Сечение резонансной перезарядки очень большое, поэтому этот процесс важен!
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 2
Атомарныепучкибольшой мощностищности
Схема формирования атомарного пучка большой мощности
|
|
|
|
|
|
|
|
1 – плазменный эмиттер, |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 – ионно-оптическая система, |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 – пучок протонов, |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 – газовая мишень, |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 – магнит-сепаратор, |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 – атомарный пучок. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|||
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
в перезарядной камере: |
|
|
|
+ |
|
_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
плазма |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ионы |
|
f - быстрый (горячий), |
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
rD |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
s – медленный (холодный) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
_ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E ~ 50 кВ, I ~ десятки А, P ~ 1 МВт, θ ~ 1° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 2 |
Диагностикапонейтралам перезарядкизарядки |
||
Пассивная диагностика: измеряем |
||
поток частиц, вылетающих из плазмы |
||
|
|
в плазме: |
B |
|
|
|
|
f - быстрый (горячий), |
|
|
s – медленный (холодный) |
нейтралы |
|
|
камера обдирки |
|
|
АЦП |
PC |
в камере обдирки: |
ионы |
|
|
|
|
+ другие процессы |
45° электростатический анализатор E
|
|
|
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 2 |
|
Диагностикапонейтралам перезарядкизарядки |
||||
атомарный |
Активная диагностика: создаём |
|||
инжектор |
||||
нейтральную мишень в плазме |
||||
|
||||
|
|
|
в плазме: |
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
f - быстрый (горячий), |
|
|
|
|
s – медленный (холодный) |
|
нейтралы |
камера обдирки |
|
||
|
|
|||
ионы |
ADC |
PC |
в камере обдирки: |
|
|
|
|
||
|
|
|
+ другие процессы |
45° электростатический анализатор E
|
|
|
|
|
|
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 2 |
||
|
|
|
|
|
|
-3 (ИЯФ) |
|
|
Эксперимент – установкаГОЛ-3 (ИЯФ) |
|
|||||||
Осциллограмма |
|
|
|
Спектр нейтралов |
|
|||
U , V |
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.03 |
|
Ei = 3 кэВ |
|
|
Ti = 1.5 + 0.5 кэВ |
|
||
0.02 |
|
10 |
|
|
|
|
||
|
|
|
dn/dE |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.01 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
0.1 |
|
|
|
|
0 |
100 |
200 |
300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
время, мкс |
|
|
|
|
|
|
|
период |
|
|
|
0.01 |
|
|
|
|
нагрева |
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
плазмы |
|
|
|
|
|
Energy, keV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|