Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Механізми “повільної” нелінійності плазми

Читайте также:
  1. N28 Психологічні механізми саморегуляці§ як феномену самосвідомості.
  2. Відбиття електромагнітних хвиль від неоднорідної плазми
  3. Вплив скінченої провідності плазми на її утримання магнітним полем
  4. Гідродинамічний опис плазми
  5. Дифузія плазми
  6. Кінетичний опис плазми
  7. Класифікація видів плазми

Розглянемо тепер основні механізми «повільних» нелінійних ефектів, що виникають при дії на плазму змінного електричного поля.

 

6.2.1. Теплова (нагрівна) нелінійність

У високочастотному електричному полі електрони плазми, набуваючи спрямованої швидкості, в результаті зіткнень віддають набуту енергію переважно іншим електронам, тобто на розігрів електронної компоненти плазми. В результаті температура, а, отже, й тиск плазми виявляються залежними від прикладеного поля.

Змінне електричне поле приводить до виділення в одиниці об’єму миттєвої потужності P+=sE2, або середньої потужності <P+>=0.5sEm2.

Провідність плазми s визначається зі співвідношення:

. (6.4)

Щоб знайти її явний вигляд (пор. з п.4.2.1), скористаємося рівнянням руху електронів у плазмі з урахуванням зіткнень

, (6.5)

де n – ефективна частота зіткнень електронів. Вважаючи поле гармонічним, E (t)= E mexp(iwt), після нескладних перетворень можна отримати:

, (6.6)

звідки

. (6.7)

З урахуванням (6.7) втрати енергії електронів на зіткненнях з важкими частинками в одиниці об’єму за одиницю часу можна записати у формі:

, (6.8)

де Те та Те0 – температура електронів за наявності та за відсутності електричного поля, e – коефіцієнт акомодації.

В стаціонарному стані P+=P, тобто

, (6.9)

або

, (6.9 а)

де

(6.10)

– так зване плазмове поле.

З формули (6.9 а) видно, що при Em=Eр буде Те=2Т0, тобто помітне нагрівання плазми відбувається при Em³Eр.

 

6.2.2. Стрикційна нелінійність, або сила високочастотного тиску

Як випливає з формули (6.6), у високочастотному електричному полі

, (6.6 а)

тоді

. (6.6 б)

Це означає, що коливаючись в електричному полі, електрон набуває енергії

. (6.11)

Вважатимемо цю енергію потенціальною, так що

. (6.12)

В такому потенціалі має справджуватися розподіл Больцмана:

, (6.13)

де

(6.14)

– так зване стрикційне поле. При цьому сила, що діє на окремий електрон, складає величину

. (6.15)

Як бачимо, ця сила відмінна від нуля, якщо електричне поле є неоднорідним. Іншими словами, в області сильного поля на електрони діє сила, що витискає їх в область слабшого поля. Спрощуючи, можна сказати, що, оскільки осциляторна швидкість пропорційна до поля, то електрони, що вийдуть в область слабшого поля, вже не повертатимуться назад.

Ефект стає помітнішим при Em³Es.

 

6.2.3. Іонізаційна нелінійність

У сильних полях, прикладених до частково іонізованої плазми, електрон, набравши кінетичну енергію (6.10), може іонізувати атом при зіткненні. Така іонізація електронним ударом можлива за умови

, (6.16)

де Wi – потенціал іонізації. Мінімальне поле, при якому задовольняється нерівність (6.16), визначається формулою

. (6.17)

Іонізаційна нелінійність приведе до збільшення концентрації плазми в області сильного електричного поля. По суті, розвиток такої нестійкості є необхідною умовою запалювання високочастотного та плазмово-пучкового розряду.

 

6.2.4 Порівняння механізмів «повільних» нелінійностей

З отриманих формул випливає, що

, .

Оскільки e~m/M~10–4¸10–3, то Ep2<<Es2, тобто в першу чергу буде виявлятися теплова нелінійність.

При невеликих температурах (Te£104K»1 еВ) можна вважати, що для більшості атомів Wi>>kBTe, тобто Es2<<Ei2. Але для гарячої плазми або речовин з малим потенціалом іонізації (наприклад, цезію – менше 4 еВ) стрикційна та іонізаційна нелінійності можуть бути однаково істотними.

 

 


Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 85 | Нарушение авторских прав



mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.007 сек.)