Флуктуации в плазме

II. Флуктуации в плазме без столкновений [c.308]

Теория флуктуаций в плазме строится в принципе так же, как и в обычном газе ( 19, 20). Разновременные корреляторы, например [c.255]

Случайные флуктуации силы тока, питающего дуговой или искровои разряд, концентраций атомов вещества пробы в плазме и другие причины могут привести к изменению температуры разряда. [c.42]

Выходное излучение газового лазера содержит дополнительные компоненты шума, которые увеличивают шумовую мощность на выходе по сравнению с идеальным значением, соответствующим выражению (9.7). Величина этих компонент зависит от типа газового лазера (на возбужденных или ионизированных атомах), методов возбуждения (постоянный гок, ВЧ-разряд или комбинация постоянного тока и ВЧ-разряда), превышения мощности возбуждения над пороговой и т. д. Например, возможны плазменные шумы, вызванные флуктуациями постоянного тока в плазме. Могут существовать шумы, характер которых совпадает с характером избыточного фотонного шума. Конкуренция между двумя нижними энергетическими уровнями при одном и том же инвертированном верхнем уровне, приводящая к когерентному излучению более чем на одной длине волны, также может быть причиной появления шумов. Возможна и интерференция мод, особенно в длинных лазерах, где одновременно генерируется большое число осевых типов колебаний. Кроме того, шумы от источников питания (в ионных лазерах) вызывают пульсирующие токи в плазме (или индуцированные в плазме магнитным полем [c.460]

Обратим внимание на еще одно важное свойство формулы (3.4.50). Может случиться, что функция e k z) имеет нули в верхней полуплоскости комплексной переменной 2 . Тогда подынтегральное выражение в (3.4.50) имеет сингулярности. Подобная ситуация возникает в неустойчивой плазме и требует особого изучения. Кроме очевидных математических сложностей, возникают физические проблемы, связанные с описанием неравновесного состояния неустойчивой плазмы. Дело в том, что неустойчивости порождают в плазме крупномасштабные флуктуации, для описания которых недостаточно одночастичных функций распределения. Некоторые примеры кинетических процессов в неустойчивой плазме можно найти в книгах [35, 55]. Чтобы получить более глубокое представление об этом интересном, но и весьма сложном разделе физики плазмы, читателю следует обратиться к специальной литературе. [c.226]

Самосогласованное поле в плазме—макроскопическая величина, и поэтому к нему применима макроскопическая теория флуктуаций. Функция же распределения—не макроскопическая величина, и ее флуктуации всегда требуют кинетического рассмотрения. [c.262]

В СВЯЗИ С приведенным выводом может показаться странным, что для вычисления интеграла столкновений оказалось достаточным рассматривать флуктуации в бесстолкновительной плазме. Это, однако, связано с тем, что при столкновениях в плазме существенны компоненты Фурье электрического поля с к 1/а 1//, что и позволяет пренебречь столкновениями. Ситуация здесь вполне аналогична той, которая имела место при выводе кинетического уравнения Больцмана в 16. Действительно, уравнение (16,10) как раз и означает пренебрежение влиянием столкновений на парную корреляционную функцию. [c.263]

B последнее время получила развитие теория неравновесных флуктуаций в различных системах, особенно в плазме (см. [85—ЪЪ ).—Прим. ред. [c.36]

Нелинейные взаимодействия с флуктуациями электронной плазмы приводят к некогерентному комбинационному рассеянию в металлах [107—109] комбинация происходит как с ленгмюровскими, так и с поверхностными колебаниями, особенно с последними. [c.175]

Температура воздушной СВЧ плазмы 5200 К, что достаточно для возбуждения паров определяемых элементов собственные флуктуации фона плазмы не превышают 1,5-2% СВЧ мощность, вкладываемая в плазму, 1,7 кВт разряд безэлектродный наблюдение излучения с торца плазмотрона. [c.327]

Целый ряд важнейших свойств плаз.мы без столкновений связан со свойстпамп электромагнитного поля п плазме. Поэтому и флуктуации в плазме в первую очередь связаны с флуктуациями электромагнитного поля. Теория тепловых электромагнитных флуктуаций для любой среды, в том числе и плазмы, определяет флуктуации температурой и тензором комплексной диэлектрической проппцаемости, отличающим уравнения поля в среде от урапненнй поля в вакууме [1,2, 3 . Как известно, нет общей теории флуктуаций в неравновесных средах. Однако для плазмы — спсте.мы многих частиц со слабым взаимодействием — теория флуктуаций в неравновесном состоянии довольно хорошо развита. Такая теория представляет особый интерес для разреженной плазмы, в которой столкновения чрезвычайно редки и которая в связи с этим долгое время может находиться в термодинамически неравновесном состоянии. [c.308]

Наличие сил кулоновского взаимодействия между электронами и ионами делает их соударения в плазме значительно более сложными, чем соударения нейтральных частиц. Вместо броуновского зигзагообразного движения молекул траектория заряженной частицы становится извилистой, соответствующей изменениям (флуктуациям) электрического поля в плазме. Поэтому в плазме, вообще говоря, должны учитываться все возможные сечения соударений ион — атом — Qia (перезарядка) ион— ион — Qii (сечение Гвоздовера) электрон — атом — Qm (сечение Рамзауэра) электрон — ион — Qe, (прилипание или захват электрона) и электрон — электрон Qee. Тогда для k видов частиц [c.41]

Д. п. по к о л л с к т и в н о м у (к о г е р о н т н о м у) рассеянию. В плотной плазме при Д/сгд < 1 нре-обладающим оказывается рассеяние на крупномасштабных (по сравнению с Г >) тепловых и нетснловых колебаниях и флуктуациях плотности плазмы (зарядов Z). В случае тепловых флуктуаций интенсивность рассеяния может превысить томсоновскую в Z раз, в контуре линии возникает острый пик. На этом основываются предложения по измерению ионной темп-ры. В плазме с высоким уровнем надтепловых флуктуаций рассеяние определяется этими колебаниями. Исследование зависимости Дсо (ДА ) позволяет определить амплитуды и дисперсионные характеристики нетепловых колебаний в плазме. [c.608]

П. т. т., как и газовая плазма, в среднем электрически нейтральна из-за компенсации зарядов разных знаков вследствие временны-х флуктуаций плотности электрич. заряда в ней возникают плазменные или ленгмюровские колебания электронов, частота к-рых (для предельно длинных волн) определяется ф-лой (см. Воаны в плазме) [c.600]

Неустойчивости плазмы. Начиная с нек-рого критич. значения электрич. тока, протекающего через П. т. т., её стационарное состояние перестаёт быть устойчивым. Это означает, что нек-рые электрич. флуктуации не затухают во времени, а неограниченно растут. Результатом является либо разрушение образца, либо возникновение новой устойчивой временной и пространственной электронной структуры. Механизмы неустойчивости могут быть различными. Наиб, ярко они проявляются в плазме полупроводников, где наряду с заметными пространственно-временными изменениями дрейфовой скорости носителей заряда возможны и вариации их концентраций. В металлах таких условий нет. [c.603]

Процессы образования и разрушения отрицат. ионов в плазме могут привести к развитию разл. неустойчивостей в разряде, таких, как прилипательная и доменная неустойчивости. Если в разряде возникает положит, флуктуация поля, в результате к-рой скорость прилипания превышает скорость образования электронов, и это возмущение ориентировано поперёк тока, то в положительном столбе развивается прилипательная неустойчивость и он сжимается. Возникновение этой неустойчивости можно объяснить из анализа ур-ния баланса электронов [c.605]

ПЛАЗМ0Н — квант плазменных колебаний. В плазме твёрдых тел термины ГГ. и плазменное колебание часто используют как синонимы, в отличие от газовой плазмы (см. Волны в плазме). Флуктуации плотности заряда создают электрич. поле, к-рое вызывает ток, стремящийся восстановить электронейтральность из-за инерции носители заряда проскакивают положение равновесия, что и приводит к коллективным колебаниям. Энергия П. связана с частотой ю плазменных колебаний соотношением f = Йи. Спектр колебаний зависит от зонной структуры твёрдого тела, наличия границ, магн. поля и др. [c.614]

П. н. заключается в том, что при первоначально невозмущённом движении пучка с пост, плотностью и скоростью через плазму существующие в нём и в плазме флуктуации плотности заряда и порождаемые ими эл.-статич. или эл.-магн. поля самопроизвольно нарастают и распространяются в виде Волн с экспоненциально увеличивающейся амплитудой. Экспоненц. рост пмеет место только на начальной, линейной стадии развития ГГ. н., в дальнейшем ряд нелинейных процессов ограничивает этот рост. Возникновение неустойчивости в системе плазма — пучок оказывается возможным, т. к. она неравновесна неравновесность создаётся пучком, из к-рбго черпается энергия воз- [c.183]

Лит. Шафранов В. Д., Равновесие плазмы в магнитном поле, в сб. Вопросы теории плазмы, в. 2, М., 1963, с. 92 Арцимович Л. А,, Сагдеев Р. 3., Физика плазмы для физиков, М., 1979, гл. 2, 9 К а д о м ц е в Б. Б,, Коллективные явления в плазме, М., 1988, гл. 1, 3. В. Д. Шафранов. РАВНОВЕСИЕ СТАТИСТИЧЕСКОЕ — состояние замкнутой сгатистнч, системы, в к-ром ср. значения всех физ. величин и параметров, его характеризующих (напр., темп-ры и давления), не зависят от времени. Р. с.— одно из осн. понятий статистической физики, играющее такую же важную роль, как равновесие термодинамическое в термодинамике. Р. с. не является обычным равновесием в механич. смысле, т. к. в системе постоянно возникают малые флуктуации физ. величин около их ср. значений равновесие является подвижным, или динамическим. В статистич. физике Р. с, описывают с помощью разл. Гиббса распределений (микро-канонич., кавович. и большого канонич. распределения) в зависимости от типа контакта системы с окружающей средой (термостатом), запрещающего или разрешающего обмен с ней энергией или частицами. Статистич. физика позволяет описать также флуктуации в состоянии Р. с. [c.195]

Поскольку спектр флуктуаций когщентрации плазмы имеет максимумы на частотах Ш/ 0, Ы/ сл , , в процессе нелинейной Т. в, эффект иниее возбуждаются поперечные волны с частотами а), 2оС1 ,,. [c.162]

Обычно в плазме одновременно развивается целый ряд микронеустойчивостей, каждая из к-рых даёт свой вклад в аномальный перенос, причём разный в раз л. областях плазменного объёма. Напр., в токамаке на краях плазменного объёма осн. вклад в аномальный перенос дают электростатич. флуктуации, а в центр, области плазмы — магнитные. Коэф. Т.д. в токамаках Ю см /с результаты эксперимента и теории совпадают. [c.177]

ТУРБУЛЕНТНОСТЬ ПЛАЗМЫ — хаотическое, детально невоспроизводимое пространственно-временное изменение параметров плазмы, неустойчивой относительно возбуждения сразу многих её степеней свободы (колебаний, волн и вихрей разл. типов) до уровня, заметно выше теплового. В отличие от обычных, тоже нерегулярных, флуктуаций вблизи устойчивого термодинамич. равновесия для Т. п. характерно именно наличие в плазме неустойчивости, т. е. избыточной свободной энергии, вводимой в неустойчивые моды (степени свободы) внеш. источниками, граничными или начальными условиями. За счёт нелинейных взаимодействий эта энергия перераспределяется между всеми модами и возмущениями разл. пространств, масштабов и диссипирует в тепло за счёт вязкости, резистивности [c.183]

Для создания сверхзвуковой струи низкотемпературной плазмы аргона, истекающей в вакуум, был использован однокамерный плазмотрон с вихревой стабилизацией и охлаждаемыми электродами (см. рис. 1, а). Для того чтобы исключить длиннопериодные флуктуации, возникающие за счет шунтирования дуги, была применена конструкция, обеспечивающая неизменность длины столба дуги. Другим возможным механизмом флуктуаций в плазмотронах является возникновение акустических колебаний в камере и канале плазмотрона, которые играют роль акустического резонатора [9]. Для предотвращения таких колебаний рабочий объем дуговой камеры плазмотрона и газопроводов был сведен до минимума. При работе плазмотрона дуга горела в тесном промежутке между центральным электродом и анодом, причем условия в канале по характеру приближались к условиям в капиллярном разряде. Отделения шнура дуги и его шунтирования не было обнаружено, весь столб газа, заключенный в канале, светился равномерно, то же показали следы эррозии после продолжительной работы плазмотрона. После [c.255]

Метод фотоэлектрической регистрации. Этот метод во лшогом аналогичен методу с радиоактивными изотопами. С помощью двух фотоумножителей, последовательно расположенных на пути следования частиц, регистрируют время прохождения одной и той же частицей расстояния между ними. Вероятность того, что будет зарегистрирована случайная частица, не прошедшая первый фото-умножитель, пропорциональна плотности частиц в потоке. Поэтому необходимо выбирать малое количество частиц. Для плазмы данный метод пригоден, очевидно, только в ограниченных случаях, так как плазма является сильным источником излучения и регистрировать на этом фоне излучение частиц или отрал<енный от них свет с помощью фотоумножителя довольно трудно, при этом погрешности измерений могут быть высокими ввиду попадания в фотоумножитель флуктуаций излучения плазмы и 1 арушения их работы. [c.57]

Экспериментально доказана возможность существования плазмы с горячими электронами в условиях, близких к условиям в канале j-енератора [4]. Однако проводимость такой плазмы оказалась близкой к теоретической только без магнитного поля в поле проводимость в единственном опубликованном эксперименте оказывается на порядок меньше. Теория показывает [4], что ток в плазме с горячими электронами неустойчив. Экспериментально в МПД-генераторе наблюдаются интенсивные колебания. Появление флуктуаций плотности электронов Д приводит к существенному изменению эффективной проводимости пла.змы [4]. Возможно, что неустойчивость тока и турбулентное сопротивление плазмы налагают нек-рые ограничения на макс. достижимую проводимость. Этот вопрос — один из основных в физике слабоиони-зованной плазмы. [c.28]

Физически существование коллективных колебаний в плазме можно понять следующим образом. Пусть в какой-то области плазмы возник избыточный (скажем, положительный) заряд. Тогда электроны, стремясь экранировать его, начнут двигаться по направлению к этой области. При этом они, вообще говоря, пролетят по инерции несколько дальше, чем ужно, и, следовательно, в какой-то момент начнут двигаться в обратном направлении. Далее весь цикл повторится опять. В результате около состояния электрической нейтральности плазмы возникнут колебания плотности объемного заряда. Для предварительного ознакомления с ними очень полезно исследовать уравнение движения для флуктуаций плотности электронного газа [21]. [c.134]

Эту трудность, однако, можно преодолеть в общем виде в случае бесстолкновительной плазмы. Заметим, что именно для бесстолкновительной плазмы задача о флуктуациях в стационарном неравновесном состоянии ставится в особенности естественным образом, поскольку в такой плазме в отсутствие внешнего поля любые функции распределения (р), зависящие только от импульсов частиц, являются стационарным решением кинетического уравнения. Коррелятор флуктуаций относительно такого распределения, как и в равновесном случае, будет зависеть от координат двух точек и от двух моментов времени только через разности т = ту—и 1 = 1 —Бесстолкновительность плазмы означает при этом, что рассматриваются времена малые по сравнению с 1/г, где V—эффективная частота столкновений. Излагаемый ниже метод применим именно в этих условиях бесстолкновительность используется в нем с самого начала. Он основан на непосредственном усреднении произведений точных флуктуирующих функций распределения [c.255]

Если в формулах (51,20—23) выбрать в качестве максвелловские функции /да, полуаим корреляторы флуктуаций в равновесной бесстолкновительной плазме. [c.261]

Систематически излагается термодинамика и статистическая теория миогочастичных райиовесных систем. В основу статистической физики равновесных идеальных и неидеальных систем положены метод Гиббса и метод функций распределения Боголюбова. Излагается классическая и квантовая теория газа, твердого тела, равновесного излучения, статистическая теория плазмы и равновесных флуктуаций. Обсуждаются методологические вопросы курса, В книге рассматриваются также некоторые новые вопросы, еще не вошедшие в программу теория критических индексов, вариационный принцип Боголюбова, термодинамическая теория возмущений, интегральные уравнения для функций распределения (уравнение самосогласованного поля,, интегральное уравнение Боголюбова—Борна—Грина, уравнение Перкуса— Иевика). [c.2]

Оценки основных термодинамических характеристик плазмы искрового канала температуры, коэффициентов и показателей поглощения, потерь энергии с излучением и других - основаны на измерениях спектральной плотности лучистого потока (или яркости Ья). Результаты измерений спектральной плотности яркости искрового канала в оптически прозрачных твердых диэлектриках (ЩГК, органическом стекле, полевом шпате) по методу сравнения, несмотря на тщательный контроль за сохранением условий эксперимента (параметров разрядной цепи, длины межэлектродного промежутка, параметров оптической системы, геометрии образца и т.д.), подвержены значительным статистическим флуктуациям. Природа этих разбросов обусловлена малыми радиальными размерами искрового канала, особенно в начальной стадии его расширения, искривлениями и нестабильностью положения канала относительно оси электродов, вариациями кинетики трещин вокруг канала и т.п. Изучение влияния типа ЩГК, режимов энерговклада и других факторов возможно только с применением статистических методов, в частности, дисперсионного анализа. Результаты проверки закона распределения отдельных измерений максимального значения спектральной плотности [c.45]

Для проведения реакции получения элементарного фосфора из среднего фосфата кальция — эндотермической реакции с участием двух твердых веществ автор [Л. 467] попытался применить другой вариант ллазменного слоя со струей плазмы, направленной вниз (ipH . 5-30). Генератор плазмы был с открытой дугой и расположен был над псевдоожи-женным слоем еэлектропро-водных частиц АЬОз так, что плазма и продукты реакции могли быть направлены вниз на поверхность слоя. В таком варианте плазменного слоя по сравнению с первым улучшалась стабилизация дуги, так как не было существенных флуктуаций давления в ней. [c.183]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...