Plasma_2013_part_02

В.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