Ионизация атомов плазме

Один из методов оценки степени ионизации атомов плазмы без учета кулоновского взаимодействия был дан автором в работе [6], где была получена обобщенная формула Саха. Однако эта обобщенная формула Саха справедлива только при условии [c.3]

Однако при больших значениях в формуле (1) нельзя считать постоянным, так как существенную роль начинает играть ионизация атомов (ср. 77), Однако в обычной газоразрядной плазме при относительно небольших плотностях разрядного тока и. следовательно, величина т порядка или меньше единицы. Именно такие случаи мы будем рассматривать в дальнейшем. При этом Nq приблизительно постоянно и в соответствии с формулой (6> зависимость интенсивности линии /jg от электронной температуры определяется видом функции Ф (tJ, [c.440]

Известно, что ионизация атомов начинается при температурах вещества порядка 10 К. Образующуюся смесь положительно (ионов) и отрицательно (электронов) заряженных частиц с нулевым общим электрическим зарядом называют плазмой. По мере увеличения температуры степень ионизации плазмы увеличивается до тех пор, пока все электроны не покинут ядра, т. е. пока не образуется полностью ионизированная плазма. В термоядерном топливе такое состояние достигается при относительно малых температурах ( 10 К). Так, для атома водорода, в котором всего один электрон, энергия ионизации составляет 13,6 эВ. [c.153]

При исследовании плазмы приходится сопоставлять ее температуру либо с энергией ионизации атомов, либо с энергией теплового движения частиц плазмы. К тому же характерные температуры термоядерной плазмы велики по сравнению с теми, к которым мы привыкли. Поэтому более наглядным и удобным для сопоставления с привычным оказывается значение температуры в единицах энергии (1 эВ соответствует 11 600 К). Этим часто пользуются, поскольку типичная энергия теплового движения частиц Е однозначно связана с температурой среды Г (E—kT, где k — постоянная Больцмана). [c.153]

Следующим эффективным типом классического светового источника является электрическая дуга, возникающая при разрыве электрического контура между концами проводников. Физические процессы, протекающие в дуговом разряде, весьма сложны. Происходит ионизация атомов и молекул газа, который заполняет пространство между электродами. Изучение газоразрядной плазмы показало, что как возбуждение атомов, так и их ионизация носит в значительной мере температурный характер. [c.122]

Здесь следует коснуться некоторых новых взглядов на составляющие энергетического баланса дуги. Так, в работе [Л. 4-3] указывается, что при очень больших токах — порядка 10—20 ка — важную роль в энергетическом балансе дуги начинает играть большой объем испаряемого из электродов материала. Возникают струи паров электродов, выходящие из электродов и смешивающиеся с плазмой дуги. Энергия, необходимая для нагревания этих струй до температуры плазмы и их ионизации, составляет значительную долю от полной энергии дуги. При токе 10 ка за 1 полупериод тока частоты 60 гц из анода и катода дуги испаряется 0,75 г меди. Энергия, необходимая для нагревания 0,75 г меди от 3000 до 20 000° (температура на оси дуги), учитывая возбуждение и ионизацию атомов меди, составит 8550 дж. В дуге длиной 5,1 см при токе 10 ка выделяющаяся за полупериод энергия равна приблизительно 10 ООО дж. Таким образом, до 85% энергии дуги Должно быть израсходовано на нагревание и ионизацию паров меди. [c.142]

Процесс образования плазмы двухатомного газа отличается от процесса образования плазмы одноатомного газа. Отличие заключается в том, что ионизация атомов двухатомного газа наступает после диссоциации его молекул. Водород диссоциирует на 90% при температуре 4700° К, а азот при температуре около 9000° К (рис. 16). Различие вызвано разной энергией диссоциации этих газов. Другим важнейшим отличием одноатомных и двухатомных газов является разное теплосодержание и температура образуемой ими плазмы. На рис. 17 можно видеть, что при температуре 8000° К азот обладает в пять раз большим теплосодержанием, чем аргон. Это объясняется тем, что энергия, приобретаемая одноатомными газами в столбе дуги, определяется теплоемкостью и энергией ионизации, тогда как у двухатомных, помимо этого, большое количество приобретенной энергии обусловлено еще и диссоциацией молекул на атомы. В холодной зоне в результате рекомбинации ионов и электронов в одноатомный газ происходит выделение энергии, затраченной прежде на ионизацию. При использовании для образования плазмы двухатомного [c.20]

Наконец, при большой напряженности поля лазерного излучения полная ионизация атомов мишени в облучаемой области достигается еще на фронте импульса, так что в максимуме импульса и на его спаде излучение взаимодействует уже с плазмой. При этом возникает новый круг явлений, выходящий за рамки данной главы. В частности, представляет интерес возмущение, возникающее под действием двух полей — переменного электро магнитного поля и постоянного электрического поля. Этот круг вопросов обсуждается в книге [4.9]. [c.110]

Заканчивая рассмотрение процесса туннельной ионизации атомов, надо отметить, что этот процесс определяет ту максимальную напряженность поля излучения, выше которой говорить о взаимодействии атома с полем из лучения практически не имеет смысла. Действительно, простейшие оценки, например, по соотношениям (9.1) или (9.2) показывают, что атом водорода в поле атомной напряженности ионизуется за атомное время, т.е. практически мгновенно. Таким образом, в случае исходного атомарного газа при напряженности поля, большей атомной напряженности, взаимодействие происходит уже с плазмой, а не с газом. Конечно, если интересоваться процессом ионизации атомарных ионов и особенно многозарядных атомарных ионов сложных атомов, то эта граница по напряженности поля сдвинется в область сильных полей на один или два порядка величины. [c.250]

Во многих имеющих важное практическое значение случаях ионизация в плазме вызывается электронным ударом атомов, тогда как рекомбинация происходит в результате захвата электродов с излучением. В этом случае [см. уравнения (8.31) и (8.49)] [c.330]

Соударения частиц повышают и температуру плазмы. В сварочных дугах при давлениях газа, близких к атмосферному, температура дуги может составить в разных случаях 4500—50 ООО °С. При таких температурах молекулы химических соединений диссоциируют, распадаясь на отдельные атомы, все вещества испаряются и пребывают в газообразном состоянии. Повышение температуры газа означает увеличение скорости и энергии составляющих его частиц. Кинетическая энергия частицы Чк 3/2 кТ. При достаточно высоких температурах энергия частиц становится настолько большой, что они производят неупругие соударения, вызывающие возбуждение и ионизацию атомов. Ионизация, происходящая за счет высокой температуры газа, называется термической ионизацией. Уже нагрев на 1000 °С создает заметную ионизацию, 6000 °С значительно ионизируют любой газ. [c.69]

Наряду с процессами ионизации в плазме непрерывно происходят слияние ионов с электронами (рекомбинация), объединение атомов в молекулы (молизация) и другие обратные процессы. [c.56]

По измеренным длинам волн и таблице спектральных линий были найдены элементы, которым принадлежат данные линии. При этом для облегчения идентификации учитывался состав воздуха, возможные примеси медных электродов разрядной камеры и примеси, которые могут попасть в плазму со стеклянных стенок трубы. При определении возможности присутствия того или иного элемента учитывались реакции, происходящие в высокотемпературном воздухе [2], потенциалы ионизации атомов и интенсивности отдельных линий. [c.57]

Рассмотрим ионизацию атома на основе классической механики, предполагая, что столкновение свободного электрона с атомом, вернее, столкновение с оптическим электроном атома, происходит быстро по сравнению со скоростью враш ения связанного электрона по орбите, так что последний воспринимает энергию удара как свободный. Это было впервые сделано Томсоном в 1912 г. (Классические формулы для сечения ионизации применялись для рассмотрения элементарных процессов ионизации и рекомбинации в водородной плазме в работах [79, 80] в работе [81] использовалось борновское приближение.) [c.333]

В газоразрядных источниках (рис. 2.1) ионизация атомов рабочего вещества происходит в газовом разряде в результате электронных ударов. Разрядная камера источника заполняется плазмой. Через эмиссионное отверстие в передней стенке разрядной камеры часть образовавшихся ионов поступает в ускоряющую систему. [c.50]

Неупругие столкновения можно рассматривать как некоторую химическую реакцию, а поскольку плазма считается изотермической, то для изучения таких реакций следует применять закон действующих масс. Тогда упомянутые потенциалы представляют собой энергию активации данной реакции. Например, ионизация атома В соответствует схеме В В++е, где В+ — положительный ион е — электрон. Согласно закону действующих масс [c.23]

Круг процессов, охватывающих ионизацию веществ, крайне широк и разнообразен. В различных ситуациях может представить интерес ионизация атомов и молекул вещества под действием падающих заряженных и нейтральных частиц, фотоцав, наложенного внешнего поля и др. Не делая попытки отразить это многообразие процессов, мы представим ниже достаточно полную информацию о важнейшей пороговой характеристике рассматриваемого процесса — потенциале ионизации атомов, атомп ,1х ионов и молекул — и приведем данные о сече-иип ионизации атомов и молекул электронами, т. е. ограничим свое расс.чотрение наиболее распространенным способом образования ионов и электронов в плазме. [c.411]

В плазме в результате электростатического взаимодействия ато MOB и заряженных частиц, окружающих атом, происходит снижение энергии (потенциала) ионизации на какую-то величину АЕ. Объясняется это тем, что электростатическое взаимодействие приводит к ослаблению связи электронов внешних электронных оболочек атома с ядром и они могут в припципе оказаться даже свободными. Таким образом, действителышя или, как принято называть, эффективна, энергия (потенциал) ионизации в плазме [c.387]

Квантовые эффекты могут играть важную роль и в невырожденной плазме. Если классич, расстояние иакс. сближения 2е кТ меньше длины волны, ве Бройля Л , то представление о нём теряет смысл и в выражении кулоновского логарифма 2е-/кТ заменяется на Ае. Ь— 1п(го/Л ). Из неравепства 2е /кТ можно получить неравенство 2 Я кТ, где Я — энергия ионизации атома водорода (Ридберга постоянная). Последнее неравенство означает, что плазма полностью ионизована (рис. i, область V). [c.253]

Свойства Н. и. Энергия ионизации атома в плазме ниже энергии ионизации I уединённого атома. В силь-ноиокизов. плазме это снижение Д/ обусловлено дебаевским экранированием Д/ = В слабоионизов. [c.253]

Направленный ток в плазме Н. д, переносится в осн. электронами и имеет две направленные навстречу друг другу полевую и диффузионную составляющие. Ионизация атомов, 1сак правило, ступенчатая и осуществляется в ОСЕ. высокоэнергичными электронами плазмы из хвоста максвелловского распределения и отчасти электронами катодной эмиссии, ускоренными на прика-тодном падении. [c.350]

Низкотемпературной наз. плазму, у к-рой ср. энергия электронов меньше характерного потенциала ионизации атома (< 10 эВ) темп-ра её обычно не превышает Ю К. Плазма с более высокой темп-рой наз. горячей или высокотемпературной. Обычно Н. п. слабоио-низованвая, т. е. число нейтральных атомов и молекул значительно превышает число заряж. частиц — элект-рОЕов и ионов. Отношение числа ионизов. атомов к полному их числу в единице объёма наз. степенью ионизации плазмы. Поскольку кулоновское взаимодействие [c.351]

При прохождении электронного пучка через газ возникает пучковая плазма. Обычно для её создания используются пучки электронов с энергией в неск. сотен кэВ. Такие электроны свободно проходят через тонкие фольги и поэтому могут транспортироваться из электронной пушки в лаб. установку, содержащую газ при более высоких давлениях. Осе. процесс взаимодействия быстрых электронов с атома.ми или молеку-лалш газа — ионизация атомов или ионов. Образуемые при этом вторичные электроны имеют энергию, в неск. раз превышающую потенциал ионизации атомов или молекул. Т. о., при прохождении пучка электронов через газ энергия быстрых электронов преобразуется в энергию вторичных электронов (к-рая далее и используется) с высоким коэф. преобразования. Поэтому кпд устройств, возбуждаемых электронным пучком, достаточно велик. Напр., кпд молекулярных, хим. и эксимеркых лазеров, возбуждаемых электронным пучком, > 10%. Однако осн. достоинство возбуждения плазмы электронным пучком — возможность быстрого подвода энергии. Характерные времена возбуждения плазмы электронным пучком 10 с. Благодаря этому электронный пучок используется не только для создания импульсной Н. п., но и для предионизации. В мощных лаб. устройствах электронный пучок создаёт однородную первичную плазму, к-рая далее развивается под действием электрич. импульсного разряда. [c.352]

В др. способе элементного анализа исследуемое вещество также вводится в пламя или в проточную плазму газового разряда, к-рые находятся между двумя электродами. Пламя или плазма облучаются излучением перестраиваемого лазера, и протекающий через плазму ток измеряется как функция длины волны излучения. Как только излучение попадает в резонанс с переходами атомов, находящихся в плазме, то изменяются условия ионизации атомов и, следовательно, разрядный ток. Этот эффект наз. оптогальваническим чувствительность методов, использующих этот эффект, на неск. порядков выше, чем в эмиссионном спектральном анализе. [c.355]

СТУПЕНЧАТАЯ ИОНИЗАЦИЯ—один из осн механизмов образования заряженных частиц в плазме, электронная темп-ра к-рой Г,, много меныне потенциала ионизации атома I (т. е. Образование заряж. частиц проис- [c.15]

При / =0 электроны в сильно сжатой плазме, когда Г( I. представляют собой слабо неилеальный газ. Энергия основного состояния в расчёте на один электрон, выраженная в Ry (ридберг равен энергии ионизации атома водорода), имеет вид [c.89]

Частично ноннюианняя невырожденная плазма. Если энергия ионизации атома / значительно превосходит темп-ру, электронно-ионное взаимодействие приводит к образованию связанных электронно-ионных состояний — атомов. Это имеет. место, если выполняется неравет)ство Ry kT . Т.к. появляются атомы, плазма становится трёхкомпонентной. Она оказывается также классической. поскольку расстояние макс. сближения электронов [c.89]

Расчёт пограничных слоев имеет свои трудности, т. к. во мн. случаях здесь необходимы кинетич. модели. Если же речь идёт о потоках достаточно плотной плазмы, то вблизи стенки возникает рецнклинг . т. е. повторная ионизация атомов, образовавшихся при рекомбинации ионов на стенке. Расчёт зоны рециклинга требует, в принципе, тех же моделей, что и расчёт зоны первичной ионизации [2]. Т. о., реалистич, описание Т. п. очень сложно и может быть выполнено только с помощью ЭВМ. На самом деле ситуация ещё с южнее, т. к. необходимо ещё учитывать коллективные процессы в плазме, к-рые ведут к генерации волн, вихрей, солитонов и т. д., т. е. к турбулизации потока. В этих условиях большое значение имеют простые, легко рассчитываемые качеств, модели, к рые позволяют выявить мн. существенные черты макропроцессов и к-рые затем уточняются на основе эксперим. данных. Если свободные пробеги электронов и ионов велики по сравнению с размера.ми системы, то все компоненты, как правило, требуют кинетич. рассмотрения. Такие условия имеют место, напр., в ускорителях с замкнутым дрейфом [3] (см. также Пристсиочиия проводимость). [c.113]

С повышением темп-ры электрон-ядерное вещество претерпевает фазовые переходы плавления и кипения или возгонки, после чего начинается процесс ионизации атомов с превращением вещества в частично ионизованную плотную плазму, к-рая испытывает по мере увеличения Т свойственные такому состоянию фазовые превращения. В конечном счёте возникает идеальная, полностью ионизованная плазма, состоящая из голых ядер и электронов. При ещё бёльших Т начинают идти ядерные реакции синтеза, протекающие в термоядерном режиме (кулоновский барьер преодолевается благодаря большой кинетич. энергии реагентов, см. Термоядерные реакции). [c.506]

При большой интенсивности свет нелинейно взаимодействует не только с атомами, ионами и молекулами, но и с конденсированными прозрачными средами — газами, жидкостями, кристаллами и т.д. Эти нелинейные процессы составляют нелинейную оптику [1.28]. Нелинейные процессы, возникающие на атомарном уровне, тесно связаны с нелинейными процессами, возникающими в конденсированных средах. Многофотонные матричные элементы, являющиеся основной характеристикой элементарного акта нелинейного взаимодействия интенсивного света с атомами, определяют такую усредненную характеристику взаимодействия с атомарным газом или конденсированной средой как нелинейная босприилтибость [1.29]. При взаимодействии интенсивного света с газом за счет нелинейной ионизации атомов (или молекул), составляющих газ, он превращается в плазму. Такая, так называемая лазерная плазма может быть образована и при взаимодействии лазерного излучения не только с газом, но и с другими конденсированными прозрачными и непрозрачными средами, в том числе, и с металлами. В одном импульсе мощного лазерного излучения конденсированная среда нагревается, испаряется, пары ионизуются и получается плазма. Это — одно из очень важных применений мощных лазеров [1.30]. [c.25]

Наличие атомов натрия (и вообще щелочных металлов) в сравнении с условиями ЭЭО резко уменьшает минимальный потенциал ионизации вещества канала до величины фион = 5,1 эВ, Поэтому положительно заряженными частицами в ка>1але являются исключительно ионы натрия, концентрация которых определяется по уравнению Саха (20). С другой стороны, потенциал ионизации натрия больше, чем сродство к электрону любых частиц, содержащихся в канале, в том числе и атомов галогенов (в данном случае хлора). Следовательно, если тепловая энергия частиц в плазме канала достаточна для ионизации атомов натрия, то ее вполне хватает и для отрыва электронов от отрицательных ионов хлора. Поэтому в канале разряда носителями отрицательного заряда становятся электроны. [c.331]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...