Релаксация в плазме

Стационарная в нестационарная Н. п. Стационарная Н. п. обладает большим временем жизни по сравнению с временами релаксации в ней. Нестационарная (импульсная) Н. п. живёт огранич. время, определяемое как временем установления равновесия в плазме, так и внеш. условиями. Плазма, время жизни к-рой превышает характерное время переходных процессов, наз. [c.351]

Тепловые неустойчивости проявляются во влиянии теплового режима я процессов переноса на параметры плазмы. Ярким примером является тепловой взрыв в лазере на угарном газе. Как во всяком молекулярном газе, колебат. темп-ра в плазме этого лазера превышает доступах, темп-ру газа. В процессе колебат. релаксации, связанной с тушением колебательно возбуждённых молекул, часть колебат. энергии переходит в поступательную, что приводит к повышению [c.353]

В смесях газов с сильно различающимися массами частиц замедлен обмен энергией между компонентами, вследствие чего возможны появление состояния с разл. темп-рами компонент и процессы Р. их темп-р. Напр., в плазме сильно различаются массы ионов и электронов. Быстрее всего устанавливается равновесие электронной компоненты, затем приходит в равновесие ионная компонента, и значительно большее время требуется для установления равновесия между электронами и ионами. Поэтому в плазме могут длит, время существовать состояния, в к-рых ионные и электронные темп-ры различны, следовательно, происходят медленные процессы Р. темп-р компонент (си. Релаксация компонент плазмы). [c.328]

Прежде чем приступить непосредственно к вычислению проводимости, сделаем одно замечание. Мы отмечали а параграфе 5.1. первого тома (см. также приложение 5Б), что в теории электропроводности могут встретиться два предельных случая. В адиабатическом пределе средний импульс носителей заряда релаксирует значительно быстрее, чем устанавливается равновесное распределение частиц по энергиям или, как говорят, происходит термализация в системе. Такая ситуация возникает, например, в полупроводниках, когда концентрация электронов проводимости и дырок мала, а средний импульс носителей заряда быстро релаксирует из-за их упругого рассеяния на примесных атомах. Как мы видели в приложении 5Б, в адиабатическом пределе необходимо рассматривать процесс релаксации всех моментов одночастичной функции распределения, поскольку упругие процессы рассеяния сами по себе не приводят к установлению равновесного распределения частиц по энергиям. Относительно проще обстоит дело в изотермическом пределе, когда характерное время термализации носителей заряда значительно меньше времени релаксации их полного импульса. В этом пределе достаточно рассматривать лишь процесс релаксации первого момента одночастичной функции распределения, т. е. среднего импульса. В плазме ситуация близка к изотермической, поскольку сильное кулоновское взаимодействие между электронами быстро приводит к термализации электронной подсистемы. Важно подчеркнуть, что само по себе это взаимодействие не меняет полный импульс электронов, который релаксирует только за счет взаимодействия между электронами и ионами. Из-за эффектов экранирования в плазме электрон-ионное взаимодействие является относительно слабым и может быть учтено а рамках теории возмущений. [c.38]

Благодаря значительному различию масс электронов и ионов в плазме следует говорить о нескольких различных временах релаксации. Как мы уже видели, время релаксации импульса электронов по порядку величины равно [c.146]

Чем меньше по размерам термодинамическая система, тем меньше время ее релаксации. Многочисленные опыты и исследования (см. ссылки на них в [16]) показывают, что принцип локального равновесия справедлив для движущихся сплошных сред, систем, весьма далеких от термодинамического равновесия в целом. Однако, скажем, в турбулентных потоках, при быстрых процессах в плазме, в области ударных волн обычно считается, что этот принцип нарушается. [c.273]

Нелинейное насыщение Т,-н, обусловлено захватом резонансных частиц в магн. острова, квазилинейной релаксацией анизотропной ф-ции распределения частиц плазмы по скоростям и уширением магн. островов до размеров токового слоя. [c.114]

В плазме с редкими столкновениями релаксация пучка может происходить гораздо быстрее, чем столк-яов11тельная, за счёт генерации волн в результате рае- вития пучковой неустойчивости и последующего тормоз жевпя и рассеяния частиц на возникающих при этом волнах. [c.330]

Здесь а и скорость движения частиц угл. скобки означают усреднение по скоростям. В нек-рых случаях ударное У, с. л, практически полностью обусловлено неупругой релаксацией верх, и ниж. уровней а и h. При этом сдвиг линии почти отсутствует, а а = (ст + СТь)/2, где —эфф. сечения неупругого рассеяния. Как правило, хорошее количеств. описание У. с. л. даёт полуклассич. подход, в к-ром излучающий атом рассматривается как квантовая система, а of Носит, движение возмущающей частицы — как движение по классич. траектории в его поле. У. с. л. нейтральными частицами определяется ударным механизмом вплоть до давлений в неск. десятков атм. Ущирение электронами в плазме практически всегда имеет ударный характер. В большинстве случаев в ударном приближении хорошо описывается центр, часть контура спектральной линии. [c.262]

Возникновение Э. п. обусловлено существованием не-прерывн010 спектра колебаний плазмы (см. Трансформация волн в плазме) и отражает наличие памяти на мик-роскопич. уровне системы о внеш. воздействии. Обращение процесса бесстолкновительной релаксации возбуждений, выявляющее эту скрытую память, происходит благодаря фазовой фокусировке мод непрерывного спектра. Диссипативные факторы (столкновения заряж. частиц, диффузия ленгмюровских плазмонов и др.), разрушающие память системы, ограничивают возможности наблюдения Э, п. В реальных условиях для обнаружения пространств. Э. п. необходимо, чтобы эффективная длина свободного пробега частиц плазмы значительно превышала расстояние от источника до точки возникновения Э. п. В случае временного Э. п. время между столкновениями частиц должно быть значительно больше интервала между импульсами, [c.647]

Неравновесные состояния в полупроводниках и мет.аллах, сверхбыстрый)) нагрев твердотельной плазмы. Длительность фемтосекундных лазерных импульсов зачастую оказывается меньше времени электрон-фононной релаксации и приближается сейчас, пожалуй, к наиболее короткому времени релаксации в твердом теле — времени электрон-электронной релаксации. В ряде лабораторий экспериментируют с генераторами импульсов с энергиями порядка 1 мДж и длительностями около 50 фс последнее позволяет создавать сильно неравновесные состояния в полупроводниках и металлах — состояния, возбуждение и эволюция которых связаны с рядом новых физических явлений [23, 24]. Следует подчеркнуть, что успех на пути изучения этих новых эффектов определяется не только уровнем разработки генераторов мощных возбуждающих фемтосекундных импульсов. В неменьшей мере необходима и фемтосекундная диагностика нерав- [c.294]

Релаксация температуры плазмы в результате ее распада за счет рекомбинационных и диффузионных процессов в первую очередь сказывается на спаде мощности коротковолнового теплового излучения. Характерное время свечения, определяемое на полу-высоте от максимальной энергетической яркости, составило 5— 8 МКС. Как следует из экспериментальных результатов [17], существует оптимальный диапазон плотностей потока излучения СОг-лазера (/=(0,3-ч-1,2) 10 Вт см 2), нижняя граница которого совпадает с порогом возникновения светодетонационного режима пробоя. В пределах указанного диапазона отношение сигналов линейчатого спектра к уровню сплошного фона максимально. [c.197]

Это условие, как уже говорилось ранее (см. 35), выполняется практически во всех реальных газовых плазмах. Однако в отношении системы заряженных частиц положение все же оказывается несколько более сложным, чем это можно понять, с штая время релаксации парной корреляции по порядку величины равным времени столкновения Дело заключается в том, что в плазме возможны коллективные движения — плазменные колебания, которые в определенных условиях весьма существенно определяют временное изменение парной корреляционной функции. Поэтому [c.193]

Хотя интеграл столкновений заряженных частиц, учитывающий динамическую поляризацию плазмы, позволяет рассмотреть влияние плазменных колебаний на релаксацию распределений частиц и на процессы переноса в плазме, однако такое рассмотрение остается все еще сравнительно ограпиченпым. Именно, при этом полностью выпадает из поля зрения вопрос о временнбй зависимости колебаний, которые, как известно из теории колебаний плазмы, могут затухать во времени или нарастать, если плазма неустойчива. Последний случай представляет особый интерес, поскольку благодаря развитию неустойчивости интенсивность колебаний может стать весьма большой, а поэтому плазменные колебания могут существенно изменить закономерности релаксации частиц. Ниже мы ограничимся именно таким случаем неустойчивой плазмы, в которой могут раскачиваться колебания с инкрементом, значительно меньшим частоты. [c.252]

В У. в., за фронтом к-рых газ сильно иопнзовап или к-рые распространяются по плазме, ионная и электронная теми-ры Т и 7 ,. не совпадают. В скачке уплоттгения нагреваются только тяжелые частицы (рис. 6), но не электроны, а обмен энергии между ионами и электронами происходит медленно, вследствие большого различия их масс. Релаксация связана с выравниванием темн-р. Кроме того, при распространении У. в. в плазме существенную роль играет электронная теплопроводность, к-рая гораздо болыне ионной и благодаря к-рой прогреваются электроны неред скачком уплотнения. В электропроводной среде в [c.230]

С другой стороны, резонансное возбуждение электрона на его цик-яотронной орбите может привести к непрерывному повышению энергии электрона (или радиуса его орбиты). В противоположность фотонному, циклотронное эхо объясняется сгущениями электронов в пространстве импульсов, неравновесными с точки зрения выравнивающих скорости механизмов релаксации. Это явление эха служит удобным методом изучения процессов релаксации, связанных со столкновениями в плазме. [c.151]

Микроскопнческая теория Р. базируется на молекулярно-кинетической теории, рассматривающей процессы в макроскопич. системах как проявление движения и вз-ствия атомных и субатомных ч-ц. Теория Р. наиб, разработана применительно к газам, в к-рых равновесие устанавливается благодаря столкновению ч-ц газа. При столкновениях ч-цы обмениваются энергиями и импульсами. Частоты столкновений и эффективность обмена выражаются через вероятности столкновений. Вероятности обмена энергиями и импульсами при столкновениях для ч-ц разл. сортов могут существенно отличаться, что сказывается на релаксац. процессах в системе. В электронно-ионной плазме, напр., различие масс эл-нов и ионов приводит к тому, что эти ч-цы легко обмениваются импульсами, но обмен энергией между подсистемами эл-нов и ионов затруднён. В самих же подсистемах (при электрон-электронных и ион-ионных столкновениях) обмен импульсами и энергиями идёт в одном темпе. В результате быстро устанавливается равновесие в ионной и электронной подсистемах плазмы в отдельности, но равновесие в плазме в целом устанавливается медленнее. Аналогичная ситуация наблюдается в газах из многоатомных молекул, где подсистемами явл. поступат. и внутр. степени свободы. Обмен энергией между этими видами степеней свободы затруднён. Быстрее всего устанавливается равновесие по поступат. степеням свободы, потом — по внутренним и медленнее всего — между поступат. и внутренними. В этих условиях частично равновесное состояние может быть описано введением разл. темп-р подсистем. Самый медленный процесс— выравнивание темп-р подсистем — последний этап Р. Хар-ками столкновений в газе явл. ср. время свободного пробега ч-ц Тдр и его длина =1ГСпр (у — ср. скорость ч-ц). По порядку величины Тдр совпадает с временем установления локального равновесия в объеме газа (быстрая Р.). Локально-равновесное состояние описывается макроскопич. параметрами (Г, р и др.), к-рые различны для разных локально-равновесных частей системы, но выравниваются, когда система приходит в полное равновесие. Газ можно считать макроскопич. системой, если I < Ь, где Ь — характерное расстояние (напр., размер сосуда). Переход от локального к полному равновесию (выравниванию темп-р, плотности) требует макроскопически большого числа столкновений (медленная Р.) и из-за [c.633]

Особенностью эволюции природных систем является наличие взаимосвязанных превращений структур разных иерархий, протекающих в различных временных шкалах. Поэтому введены представления о иерархической термодинамической системе как системе, состоящей из иерархических подсистем (взаимосвязанных в порядке структурного или какого-либо другого подчинения и перехода от низшего уровня к высшему), выделенных либо в пространстве, либо по времени установления в этих подсистемах равновесия при релаксации. Простейший пример иерархической пространственно выделенной термодинамической системы - двухфазная система пар - жидкость. Здесь каждая фаза системы - ее подсистема. Простейший пример системы, в которой подсистемы выделяются по временам релаксации, - плазма, включающая подсистемы электронов и ионов. Равновесие в каждой подсистеме последней системы устанавливается сравнигельно быстро, тогда как в системе в целом медленно, поскольку обмен энергией между подсистемами затруднен. В подобных ситуациях говорят о частично равновесных состояниях (равновесие в одной структурной гюдсистеме) и вводят различные температуры подсистем. Указанные примеры тривиальны, и термин иерархия в таких простых случаях не упо фебляется. Однако в более сложных иерархических термодинамических системах, например, биологических, содержащих много подсистем различных типов, удобно говорить о структурной и релаксационной иерархии. Так, [c.23]

Это вопросы о характере и скорости электронной, элек-трои-фонопной и фоион-фононной релаксации при генерации свободных носителей с плотностью до 10 в см за времена (10 —10 i ) с, о состоянии, в к ро.м находится эта сверхплотная электронно-дырочная плазма. [c.561]

ПЛАЗМА ТВЁРДЫХ ТЕЛ — совокупность подвижных участвующих в электропереносе носителей заряда, взаимодействующих посредством кулоновских сил. Эти силы, описываемые, как правило, с помощью самосогласованных зл.-магн. полей, приводят к коллективному характеру движения заряж, частиц — осн. признаку плазмы. В отличие от газовой плазмы, все компоненты к-рой (электроны, ионы, нейтральные атомы) подвижны, ионы и атомы, входящие в состав твёрдого тела, совершают лишь малые колебания относительно положений равновесия, а в качестве подвижных носителей заряда, образующих П. т, т,, выступает лишь нек-рая часть электронов. Последние движутся в са-мосогласов. поле в условиях, во-первых, сильного взаимодействия с атомами, (ионами) кристаллич. решётки, формирующего их энергетич. спектр (см. Зонная теория), и, во-вторых, столкновений с примесями и дефектами кристаллич. решётки и с её колебаниями. Эти столкновения служат интенсивным каналом релаксации возбуждений П. т. т., отсутствующим в газовой плазме. Др. отличие состоит в более высокой концентрации носителей заряда в П. т. т. (10 —см в полупроводниках и полуметаллах и 10 см [c.600]

В сильноточных разрядах с термоамиссионвым катодом п сильноточных дуговых разрядах вдали от электрода устанавливается не. только почти однородное, но также и почти равновесное состояние либо для всей плазмы в целом, либо в отдельности для электронов и твжёлой компоненты (атомов, и ионов). В этом слу-чае под П, я. понимают явления в области между электродом и почти равновесной плазмой, в к-рой последовательно релаксируют приэлектродные возмущения. В этой области устанавливаются квазинейтральность плазмы, максвелловские ф-ции распределения за-ряж. частиц, ионизационное равновесие, выравниваются темп-ры электронов и тяжёлой компоненты плазмы. Релаксация приэлектродных возмущений происходит на определённых характерных длинах (длины свободного пробега, длины установления квааинейтральностп п т. п.), к-рые можно рассмотреть на примере плазмы с достаточно большой концентрацией электронов, реализующейся, напр., в сильноточных разрядах, [c.122]

Релаксация пучка пробных части полностью ионизованной плазме описывается Фоккв ра — Планка уравнением. При этом происходит ВйР торможение пучка за счёт динамич. трения, так и раэ " мытне пучка по скоростям — диффузия в пространсТ1 е< скоростей. Для быстрых частиц время релаксации оп 1 ределяется их энергией, поэтому хвосты ф-ций распре-. деления релаксируют значительно медленнее, чем теп-н ловые частицы. Торможение и рассеяние пучка быстрых электронов с энергией происходит как на ионах, так и на электронах практически с одним п тем же характерным временем [c.330]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...