Плазменная электроника / ПлЭ Часть 1

v nh /(2 mer) e2 /(2 0hn) и значительно меньше времени жизни квазимолекулы.

Сечение резонансной перезарядки слабо зависит от энергии относительного движения сталкивающихся частиц. Экспериментально исследовать перезарядку очень медленных ионов крайне трудно, как правило, сечения измеряют при энергиях ионов, превышающих несколько электрон-вольт. Поэтому представляет значительный интерес теоретическая формула, дающая довольно точные результаты. Сечение перезарядки п определяется решением трансцендентного уравнения:

п (S1H 2 ) U H 2

Ui

			Ui
ln		U		H 2

	v0	2
v
	i max

2

U H 2

(S

)

ln

Ui

v0

,

(1.38)

1H

2

Ui

U H 2

2eЕ

пmi n0

где m Am

– масса иона (A – атомная масса элемента; m 1.66 · 10–27 кг –

i

0

0

масса протона); n0 – концентрация нейтральных частиц при давлении 133 Па и температуре 300 К (параметры газов, используемые в формуле, приведены

							i
в табл. 1.3); v						2eE					2eE			1				- максимальная скорость ио-
			i max
							mi							min0 п
нов;	i 1/ n0 п – свободная длина пробега иона; n0																		– концентрация ней-
тральных частиц; п – сечение перезарядки.
																				Таблица 1.3.
									Параметры газов
Газ	n		А		R, Ǻ			Ui1 , В						Ui2 , В			Ui3 , В		U, В	i max , м2
He	1s2		4.003		1.22				24.58					54.40					120	0.34 · 10–20
Ne	2s22p6		20.183		1.60				21.56					41.07				63.46	170	0.85 · 10–20
Ar	3s23p6		39.948		1.92				15.76					27.60				40.90	100	3.40 · 10–20
N	2s22p3		14.007		0.77				14.54					29.60				47.43	110	3.10 · 10–20
O	2s22p4		15.999		1.36				13.62					35.11				54.93	110	3.10 · 10–20

33

Сечение резонансной перезарядки иона на собственном атоме значительно больше сечения упругого рассеяния этих частиц даже при тепловых скоростях. Поэтому при исследовании дрейфа ионов в собственном газе процессом упругого рассеяния иона на атоме часто пренебрегают.

Если движение иона происходит в электрическом поле, то процесс переноса заряда в результате резонансной перезарядки носит эстафетный характер (эффект Сена). Сечение нерезонансной перезарядки (взаимодействующие частицы относятся к разным веществам) на порядок ниже по сравнению с сечением резонансной перезарядки. Поэтому она не является определяющей в плазме и во многих случаях может не учитываться.

34