Файл: Малкин, О. А. Импульсный ток и релаксация в газе.pdf

В книге описаны результаты экспериментального иссле­ дования элементарных процессов в квазнстациопарной и релакснрующей газоразрядной плазме при сильной и слабой ионизации. В слабоионизованной плазме изучена неравно­ весная функция распределения электронов по энергиям и ее влияние на коэффициенты скорости неупругих процессов и переноса, проведено сравнение полученных результатов с расчетом по теории, выявлена природа основных элементар­ ных процессов с участием молекулярных ионов в инертном газе. В силыіоионизованнон плазме исследованы условия реализации частичного и полного локального термодинами­ ческого равновесия, показана недостаточность прибли­ женных критериев равновесия Грима и др., проведено срав­ нение опытных данных с расчетом по приближенной теории МДП, разработанной Л. A4. Бнберманом, В. С. Воробьевым и И. Т. Якубовым. В результате исследования распада сильнононизованной плазмы получены температурные за­ висимости обобщенных коэффициентов рекомбинации водо­ родоподобных ионов водорода и гелия. Приведено описание общей картины элементарных процессов в низкотемператур­ ной плазме при различной степени ионизации.

В книге 63 рисунка, 11 таблиц, 334 библиографических наименований.

© Атомиздат, 1974

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЙ ..

а — характерный размер неоднородности плазмЫ

А/Li — вероятность спонтанного излучательного перехода

/1 — атомный вес

Ь(к) — интенсивность равновесного излучения, вт-см~--см~1х

УСст ер -1

Dj — коэффициент диффузии частицы вида /

DaM — коэффициент амбиполяриой диффузии заряженных частиц

е0 — заряд электрона, 4,803-10-10 ед. СГСЭ е — основание натурального логарифма, 2,7183

отсчитываемая от основного состояния

S k — то же, но с началом отсчета от границы соответствующего

коптимуума

S— энергия электронов в сплошном спектре энергий

— сила осциллятора в поглощении

[(S) — функция распределения электронов по энергиям

F— коэффициент, учитывающий отклонение функции распре­ деления электронов от равновесной

gic — статистический вес возбужденного уровня с квантовым номером к

Іі — постоянная Планка, 6,625-ІО"27 г-с,и2-сек-1

Н— напряженность магнитного поля

/— электрический ток

J — интенсивность излучения

— интенсивность потока частиц / 0(х) — функция Бесселя от мнимого аргумента

і — плотность электрического тока

I — характерный размер плазменного объема

L — длина канала разряда

. те — масса электрона М,тТ — масса тяжелой частицы

п — концентрация частиц одной нз компонент плазмы N — суммарная концентрация частиц

Рн — начальное давление газа г, /?тр — радиус разрядной трубки

R — электрическое сопротивление

S — площадь поверхности зонда, сечения разряда и т. п. Гр — «температура» распределения Г3 — «температура» заселения

t — временная координата

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Импульсный ток в газе представляет собой один из важ­ нейших способов получения низкотемпературной плазмы. Импульсные газоразрядные установки широко применяются в настоящее время в самых различных областях пауки и технологии — как источники света, в лазерах, электроэрозионных станках, сварочных аппаратах и в целой сово­ купности лабораторных, исследовательских и учебных мо­ делирующих установок.

В настоящей книге методы создания, свойства и парамет­ ры плазмы импульсного тока рассмотрены с точки зрения исследования физических явлений в стационарном и релакснрующем газе-плазме. При этом основное внимание уделено характеристикам так называемых элементарных процессов в плазме, которые являются единичными актами взаимодействия частиц-компонент плазмы. Именно ими обусловлены величины интегральных параметров плаз­ мы — давления, средних энергий, соотношений компонент и т. п. Поэтому задачу определения свойств низкотемпера­ турной плазмы и управления ими можно решить лишь в ре­ зультате рассмотрения совокупности элементарных про­ цессов, реализующихся в данных условиях. Общие черты подобного подхода к изучению низкотемпературной плазмы изложены в книге автора «Релаксационные процессы в га­ зе» (М., Атомиздат, 1971).

Сложность конкретных методов описания физических явлений с учетом большого числа элементарных процессов вызвала к жизни различные упрощенные физические модели плазмы. Выяснение границ применимости этих моделей возможно только экспериментальными исследованиями, число и качество которых пока, к сожалению, явно недо­ статочны .

5