Длина пробега частиц в плазме

ДЛИНА ПРОБЕГА ЧАСТИЦ В ПЛАЗМЕ 215 [c.215]

Длина пробега частиц в плазме [c.215]

В кинетической теории приближение к состоянию равновесия происходит из-за хаотических столкновений. Однако было бы неправильным считать длину свободного пробега частиц в плазме порядка дебаевского радиуса а. Механизм образования экранирующего облака таков, что ион находится в среднем самосогласованном поЛе, действующем на него со стороны других ионов и электронов. Это среднее поле зависит лишь от координаты данного иона и должно рассматриваться как внешнее поле, а не как потенциал взаимодействия двух сталкивающихся частиц. [c.45]

Специфика плазмы заключается в медленности убывания сил кулоновского взаимодействия между заряженными частицами плазмы. Это означает, что существенную роль в столкновениях частиц играют большие расстояния, когда частицы отклоняются с малым изменением их импульсов. Цель этого параграфа — получить сечения таких столкновений, а также длины и времена свободного пробега частиц в плазме. [c.63]

Обратимся теперь к оценке длины свободного пробега I заряженных частиц в плазме. Согласно обшей формуле (1.1), она определяется как [c.66]

Одним из важнейших параметров ионизированного газа является давление. Если давление выше 10 бар, то среда считается сплошной, В области, где р = (1Q- —10 ) бар, газ — не сплошная среда, не простая совокупность независимых частиц, так как в этой области средняя длина свободного пробега частиц соизмерима или превосходит размер области, где идет изучаемый процесс. При более низких давлениях газ можно считать совокупностью движущихся независимо друг от друга частиц. Если энергия взаимодействия между частицами мала по сравнению с кинетической энергией частиц, то давление (в барах) в плазме можно определить из уравнения состояния идеального газа [c.230]

ПОДВИЖНОСТЬ электронов и ионов в газе и низкотемпературной плазме— коэф. пропорциональности р в соотношении Рдр = рй, связывающем величину скорости дрейфа Пдр электронов (ионов) в газе с величиной напряжённости электрич. поля Е, вызывающего этот дрейф. Понятие П. электронов и ионов имеет физ. смысл при условии, когда характерная длина пробега рассматриваемой заряж. частицы иного меньше характерного размера системы в направлении движения частицы, П. электронов и ионов выражается через электронную (ионную) проводимость [c.665]

Если длина свободного пробега частиц достаточно мала, то динамику их поведения в плазме можно описать в гидродинамич. приближении (см. Двухжидкостная гидродинамика плазмы). [c.132]

Наибольшие градиенты в плазме возникают в вязком скачке уплотнения при распространении сильной ударной волны, когда макроскопические величины сильно меняются на расстоянии порядка длины пробега заряженных частиц [c.405]

Аналогичное условие накладывается на длину свободного пробега частиц в плазме она должна быть велнка по сравнению с длиной волны переменного электрического поля. На ос- [c.68]

Нелинейные эффекты при распространении радиоволн в ионосфере проявляются уже для радиволн сравнительно небольшой интенсивности и связаны с нарушением линейной зависимости поляризации среды от электрич. поля волны (см. Нелинейная оптика). На-гревная нелинейность играет осн. роль, когда характерные размеры возмущённой электрич. полем области плазмы во много раз больше длины свободного пробега электронов. Т. к. длина свободного пробега электронов в плазме значительна, электрон успевает получить от поля заметную анергию за время одного пробега. Передача энергии при столкновениях от электронов к ионам, атомам и молекулам затруднена из-за большого различия в их массах. В результате электроны плазмы сильно разогреваются уже в сравнительно слабом электрич. поле, что изменяет эфф, частоту соударений. Поэтому е в о плазмы становятся зависящими от поля В волны II Р. р. приобретает нелинейный характер. Возмущение диэлектрич. проницаемости Дед (Е1Ер) , где Ер = > 3(7 тб/в )(й) - - V ) — характерное плазменное поле, Т — темп-ра плазмы, 6 — ср. доля энергии, теряемая электроном при одном соударении с тяжёлой частицей, V — частота соударений. [c.259]

Беестолкиовительные У. в. В чрезвычайно разреженной плазме (лабораторной, космической), где частицы практически не сталкиваются между собой, также возможны У. в. При этом ширина У. в. оказывается гораздо меньше длин пробега частиц. Механизм диссипации, приводящей к превращению части кинетич. энергии направленного движения невозмушённого газа (в системе координат, движущейся вместе с У. в.) в энергию теплового движения, связан с коллективными взаимодействиями в плазме и возбуждением плазменных колебаний. В присутствии магн, поля в бесстолкновшпелъных ударных волнах существенны также эффекты закручивания ионов и индуцирования электрич. полей при вытеснении магн. поля движущейся плазмой. Масштабом ширины бесстолкновительных У, в. служит величина с/Шр, где с—скорость света, С0р = = (4ке — плазменная частота, [c.210]

Классич. описание П. п. возможно при очень малом смещении частиц между столкновениями (малой длине свободного пробега). В полностью ионизованной плазме, где сечения столкновений падают с ростом скорости, для описания быстрых электронов, у к-рых длина пробега велика, необходим кинетич. подход, учитывающий, что электроны, ускоряемые электрич. полем между столкновениями, могут приобрести такую скорость, что они уже перестанут тормозиться за счёт столкновений. С др. стороны, даже в слабостолкнонит. плазме с достаточно плавными ф-циями распределения, к-рые можно характеризовать анизотропными темп-рами, потоки пропорциональны градиентам макроскопич. параметров, что даёт возможность построить замкнутую систему ур-ний переноса. [c.571]

Магн. поле тока отжимает плазменный кана.т от стенок разрядной камеры, и образуется изолиров. токовый шнур — пинч. Само магн. поле сосредоточено в пристеночном вакуумном зазоре между пинчем и стенкой, тем самым создаются условия для магн. термоизоляции высокотемпературной плазмы. Линии магн. поля параллельны поверхности пинча, и вылетающие из плазмы заряж. частицы движутся поперёк магн. поля, процесс диффузии плазмы (и перенос тепла) на стенку существенно замедляется характерная длина — свободный пробег частиц Я заменяется на ларморовский радиус р = ети1В, к-рый, в зависимости от величины магнитного поля В, меньше Я на несколько порядков величины. [c.587]

Механизмы плазмохимических реакций зависят от состава плазмы, длины свободного пробега реагирующих частиц, давления плазмы, распределения молекул по электронным, колебат. и вращат. уровням энергии. Наиб. важные и часто встречающиеся плазмохим. процессы, при к-рых идёт хим. реакция, следующие ионизация, возбуждение электронных, колебат. и вращат. уровней, диссоциация, рекомбинация. В плазме атомарных газов часто образуются кластеры и кластерные ионы, напр. в плазме Аг происходят реакции [c.618]

В плазме пробеги частиц могут быть самыми разнообразными. При давлении порядка атмосферного в низкотемпературной плазме длина свободного пробега невелика (—1СГ см), хотя она и больше пробега в коиденсиров. средах. В высокотемпературной плазме длины свободных пробегов частиц очень велики. Так, напр., в токомаках длина свободного пробега —10 см при Не — см и Те — 10 кэВ. В этих условиях траектории заряж. частиц определяются преим. не столкновениями, а полями, существующими в плазме, и имеют очень сложный вид, а связь > с В теряет локальный характер (см. Переноса процессы). Такое отличие длины свободного пробега, а следовательно и свойств проводимости высокотемпературной плазмы ох низкотемпературной, объясняется тем, что сечение кулоновского столкновения заряж. частиц быстро надает (а длина свободного пробега растёт) с ростом относит, энерг ГИИ / сталкивающихся частиц [c.131]

В основе Т,, м. лежит ограничение движения составляющих плазму заряж. частиц (электротюв и ионов) в направлении, поперечном к магн. полю В, за счёт силы Лоренца. В результате траектории частиц выглядят как спирали, обвивающие магн. силовые линии, и если бы частицы не испытывали столкновений (точнее, кулоновского взаимодействия между собой), то Т. м, в магн. ловушках была бы идеальной. Но при большой частоте столкновений v, значительно превосходящей циклотронную частоту ui = eBjm вращения чаети[1ы (с зарядом е и массой т) вокруг магн. силовой линии, когда ср. длина свободного пробега частицы I-V/V (у — ср. тепловая скорость) много меньше ср. радиуса спирали гв —у/<Ив (лар.моровский радиус), магн. поле практически не влияет на траекторию частиц и Т. м, отсутствует, Т. м. становится эффективной при [c.93]

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]

Уже было указано, что происхождение пространственной дисперсии в плазме связано с зависимостью свободного движения частиц от значений поля вдоль их траектории. Фактически, конечно, существенное влияние на движение частицы в каждой точке ее траектории оказывают значения поля не на всей траектории, а лишь на некоторых ее отрезках не слишком большой длины. Порядок величины этих длин может определяться двумя механизмами столкновениями, нарушающими, свободное движение по траектории, или усреднением осциллирующего поля за время пролета частицы по траектории. Для первого механизма характерным расстоянием является длина свободного пробега частицы I u/v, а для второго — расстояние и/со, на которое [c.151]

Благодаря высокому давлению на фронте плазма в образовавшемся канале довольно плотная, а значит длина свободного пробега частиц невелика. Поскольку размеры канала малы, а следовательно, его электрическое сопротивление большое, то на э- ом этапе предполагается использование ГИ высокого напряжения. Вследствие большой плотности среды частота столкновений электрона с частицами велика, и через короткое время (около 0,1 мкс) температуры всех частш примерно выравниваются. В первом приближении через промежуток времени >0,1 мкс плазму можно считать изотермической с меняющимися во времени температурой, плотностью и давлением. Следовательно, неизотермическая стадия разряда длится менее 0,1 мкс, более продолжительные разряды представляют собой переходную стадию от искрового к дуговому и называются иногда искродуговыми, [c.20]

Электропроводность плазмы и ток разряда определяются рядом физических величин. Поскольку в плазме существует электрическое поле Е, созданное напряжением на электродах, то на каждый электрон между двумя столкновениями действует сила еЕ, создающая ускорение в направлении анода еЕ та (е и — заряд и масса электрона) . Если в единицу времени электрон испытывает Уо столкновений, то средняя скорость его движения (дрейфа) равна еЕу Ьпэ. Ионы практически не переносят заряда, поскольку скорость дрейфа тяжелых ионов во много раз меньше, чем электронов. Согласно кинетической теории газов частота столкновений равна А.э/ э.ср здесь Яэ —средняя длина свободного пробега электрона, причем Хэ= 1/(яГор2пк), где Гер —средний радиус атомов в канале, — количество всех частиц в единице объема. [c.24]

В гидродиеамич. приближении, когда смещения частиц между столкновениями (в отсутствие магн. поля — длина свободного пробега к) меньше характерных масштабов неоднородности плазмы L, а характерные частоты не превосходят частот столкновений v, классические (столкновительные) П. п. описываются матрицей коэф. переноса. Она линейно связывает потоки частиц, импульса и энергии с факторами, нарушающими термодинамич. равновесие,— градиентами парциальных концентраций и темп-р, неоднородностью скорости, электржч, полем (см. Переноса явления). Вследствие большого различия между массами электронов и тяжёлых частиц (ионов и нейтральных молекул) гемп-ры их, вообще говоря, различны, поэтому перенос энергии лёгкой и тяжёлой компонентой рассматривают отдельно. Напр., в отсутствие магн. поля В поток тепла q обусловленный температурным градиентом к.-л. компоненты а, есть тензор плотности потока импульса n = —где тензор скорости сдвигов [c.569]

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]

При D — D-реакции нужно повысить температуру до 400-10 прежде чем реакция пойдет достаточно быстро такое повышение температуры необходимо для того, чтобы комценсировать потерю энергии за счет тормозного излучения. Иногда эта температура называется температурой воспламенения. Устройства, которые служат для нагревания и хранения ионизированных газов или плазмы, можно разделить на три группы. К первой Относятся магнитное зеркало и Stellerator [5], в которых плотность газа настолько низка, что ионы и электроны между двумя столкновениями с другими частицами делают несколько оборотов по циклотронной орбите вокруг магнитных линий, к которым они привязаны . Ко второй группе относится магнитная бутыль [6] в устройствах этого типа длина свободного пробега иона или электрона мала по сравнению с радиусом циклотронной орбиты. В этом случае магнитное поле окружает плазму и действует в качестве магнитной стенки. В устройствах обоих типов плазма будет диффундировать наружу через магнитную стенку. Различие устройств обеих групп заключается в основном в скорости этой диффузии. Устройства третьей группы имеют отличную от первых двух природу. Их действие основано на создании в какой-либо полости стоячей волны электромагнитного радиочастотного поля [71 при этом как электроны, так и ионы стремятся сосредоточиться в узловых точках волны. Если геометрия устройства такова, как показано на рис. 16.3, то плазма может храниться, не соприкасаясь с материалом стенки. Радиочастотные токи, текущие по поверхности плазмы, будут нагревать ее. Если необходимо длительное удержание плазмы, то активная природа метода хранения [c.552]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...