Подвижность ионов
Экспериментальные данные по подвижности для различных ионов
Условия эксперимента: P=1Торр.
bi 102 см2/(с В)
8
15,4
1,2
11,2
10
2 |
|
0,56 |
при E/p <10; |
bi const |
Е/р, В/(см Торр)
< 10 
< 10 
< 40 
< 40 
< 40 
~ 1,9
-
Недостатки 1-й теории Ланжевена:
Ионы в газе
He+-He
He2+-He
Ar+-Ar
H+-H
H2+-H2
N2±-N2
Cl2±-Cl2
-Различие с экспериментом в 5 раз
-Возрастание подвижности при росте E/p не сможет быть объяснено в рамках данной теории
Page 11
Подвижность ионов
Учтем поляризацию среды:
d - наведенный электрический дипольный момент при приближению к атому иона
- диэлектрическая |
Ион движется среди диполей. |
восприимчивость |
- Концентрация атомов( молекул) в единице объема
- Поле создаваемое ионом в том месте, где находится атом
Поле создаваемое за счет кулоновского потенциала:
Поле создаваемое электрическим диполем на расстоянии r от него:
Получается что ион движется в дополнительном поле создаваемым средой
- время до столкновения, т.к. здесь столкновений нет, то это время прохождения среднего расстояния между молекулами
Page 12
Подвижность ионов
Ион движется в поле диполя, 
внешним полем пренебрегаем, оно задает только направление
Результат точного расчета Ланжевена:
Чем выше Т, тем ниже α
Эта теория применима только для слабых полей: когда энергия набираемая ионом меду столкновениями много меньше самой скорости иона
Рассмотрим случай средних полей:
За один пробег ион набирает от 0,1 до 1 эВ (например, в дуге)
Условно сильные поля: |
Иначе ни о какой подвижности |
|
речи быть на может |
|
Но не выполнено условие |
Page 13 |
|
Подвижность ионов
и
Без учета поляризации при движении в собственном газе
График средних скоростей дрейфа:
При движении в собственном газе 
большую роль играет перезарядка
Page 14
Измерение подвижности
Схема эксперимента измерения подвижности с помощью электрического затвора (подробнее смотри в сборнике лабораторных работ):
Между S3 S4 Застрявшие ионы рекомбинируют, т.е. нет накопления заряда
S1 ускоряющая сетка
Между сетками S2 и S3 и сетками S4 и S5 запирающий потенциал:
S1 S2 - образуются ионы
S2 S3 пропускает ионы
только небольшую часть периода
На S4S5 и S2 S3 подается
переменное напряжение со сдвигом фаз на 180
S3 S4 Дрейфовое пространство
Page 15
Измерение подвижности
В нечистых газах 
отрицательных ионов много
Подвижность отрицательных ионов больше чем подвижность 
положительных ионов в одном и том же газе. Это получается из-за 
измерения усредненной подвижности отрицательных ионов и электронов
Page 16