Plasma Physics
Department
КУРС ЛЕКЦИЙ: Физика низкотемпературной
плазмы
Автор: доц. Крашевская Г.В.
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
Page 2
Page 3
Эффект Рамзауэра
1921 год
При прохождении электронного потока очень медленных электронов в различных газах наблюдается уменьшение упругого рассеяния электронов, в результате чего электроны проходят через газ практически беспрепятственно
Page 4
Опыт Рамзауэра
SC
K – фотокатод
В – магнитное поле
S – Камера рассеяния С – Камера коллектор
L – Длина дуги
Пример:
Коэффициент ослабления: μ = (1/L)ln[(Is + Ic)/Ic],
Зная плотность N |
Page 5
Термическая ионизация (ТИ)
Процесс |
Нагрев газа |
Причина |
Столкновение с другими атомами и ионами газа |
|
ТИ осуществляется в тех случаях, когда устанавливается термическое равновесие между электронами, ионами и нейтральными частицами газа.
Схема прямого и обратного процесса
Уравнение баланса электронов:
и |
- скорости прямой и обратной реакции: |
Условие равновесия
Page 6
Формула Саха
Допущение: Больцмановское распределение частиц по состояниям Число свободных электронов с энергией ε
V – объем, p – импульс
- статвес электрона
Энергия, необходимая для отрыва электрона от атома и передачи ему кинетической энергии
Проинтегрируем по всем значениям импульса
Число свободных электронов в определенном квантовом состоянии
Page 7
Формула Саха
Полное число электронов
- статвес атома
Учтем участие ионов
Объем на одни ион в определенном |
квантовом состоянии |
Учитывая, что 
получаем
Формула Саха |
Page 8
Степень ионизации
- степень ионизации
Учтем квазинейтральность
Выразим степень ионизации как функцию температуры Т и полного давления р
Формула с хорошим приближением может применяться и в случае неизотропной плазмы
Page 9
Сравнение с уравнением Саха-Ленгмюра 
Саха-Ленгмюр |
|
|
Саха |
|
|
|
|
|
|
Поверхностная |
|
Процесс |
|
Объемная ионизация |
ионизация |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Степень ионизации |
Вид уравнений
или
Page 10