Амбиполярная диффузия. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Амбиполярная диффузия (от лат. ambo - оба и греч. polos - ось, полюс) - совместный диффузионный перенос электронов и ионов в направлении уменьшения их концентрации, при к-ром в каждой точке объёма плазмы электронный и ионный потоки

равны или могут отличаться лишь на одну и ту же пост. величину:

(r₀=const, т. н. сквозной поток). Простейший случай А. д. слабоионизованной плазмы (в к-рой столкновения заряж. частиц несущественны) в цилиндрич. трубке в отсутствие магн. поля был рассмотрен нем. физиком В. Шоттки (W. Schottky, 1924). Вследствие различия коэф. диффузии электронов и ионов компоненты всегда стремятся разделиться во всём объёме и на стенке возникает объёмный заряд. В отсутствие магн. поля коэф. диффузии электронов D_e много больше ионного D_i и стенки заряжаются отрицательно. Однако уже слабое разделение зарядов приводит к появлению электрич. поля (т. н. самосогласованного амбиполярного поля), препятствующего дальнейшему разделению. Самосогласованное электрич. поле запирает электроны и ускоряет ионы таким образом, чтобы их диффузионные потоки были равны. Коэф. А. д. определяется коэф. диффузии более медленной компоненты. В отсутствие магн. поля или вдоль магн. поля (ири его наличии) коэф. А. д.

, как показывает расчёт, примерно равен

где Т_е и T_i - температуры электронной и ионной компонент. Второй член в этой формуле - результат ускорения переноса ионов амбиполярным полем вследствие их полевой подвижности. Т. о., А. д.- смесь истинно диффузного потока с полевыми потоками. В случае диффузии поперёк магн. поля для слабоионизов. плазмы коэф. диффузии ионов

значительно больше коэф. диффузии электронов

и коэфф. А. д.

определяется диффузией электронов:

В полностью ионизованной плазме классич. поперечная диффузия электронов и ионов в двухкомпонентной плазме определяется их трением между собой, что автоматически обеспечивает равенство потоков (т.е.

. Диффузия плазмы редко бывает амбиполярной, в большинстве случаев возникают отклонения из-за пространств. анизотропии коэф. переноса для каждой из компонент, т. к. для сохранения квазинейтральности элементов объёма плазмы необходимо лишь равенство дивергенции потоков:

Напр., в случае диффузии слабоиони-зов. плазмы в замкнутой металлич. камере (l - длина, а - радиус), помещённой в сильное однородное магн. поле H (рис.), выполняется условие

. При конечной длине камеры подвижные вдоль магн. поля H электроны стремятся уйти на торцевые стенки сосуда. Ионы имеют больший, чем электроны, поперечный коэф. диффузии и сравнительно легко попадают на боковую стенку прибора. В результате в объёме плазмы всё время возникает вихревой электрич. ток I. Он легко замыкается по металлич. поверхности камеры.

Диффузия перестаёт быть амбиполярной, скорость её определяется большими коэф.

. Аналогичный эффект может иметь место в безграничной плазме в процессе расплывания её неоднородностей. При этом роль поверхности играет осн. "фоновая" плазма. Эти явления часто наз. эффектами "короткого замыкания". Они могут существенно уменьшать время жизни плазмы и изменять динамику возмущений в ней.

А. д. имеет место также в жидкостях (электролитах), при наличии градиента концентрации электролита, в полупроводниках, обладающих свободными носителями зарядов. А. д. является одним из процессов, обусловливающих энергетич. потери в электрич. зарядах в газе, напр. в тлеющем разряде.

Литература по амбиполярной диффузии

Знаете ли Вы, что, когда некоторые исследователи, пытающиеся примирить релятивизм и эфирную физику, говорят, например, о том, что космос состоит на 70% из "физического вакуума", а на 30% - из вещества и поля, то они впадают в фундаментальное логическое противоречие. Это противоречие заключается в следующем.

Вещество и поле не есть что-то отдельное от эфира, также как и человеческое тело не есть что-то отдельное от атомов и молекул его составляющих. Оно и есть эти атомы и молекулы, собранные в определенном порядке. Также и вещество не есть что-то отдельное от элементарных частиц, а оно состоит из них как базовой материи. Также и элементарные частицы состоят из частиц эфира как базовой материи нижнего уровня. Таким образом, всё, что есть во вселенной - это есть эфир. Эфира 100%. Из него состоят элементарные частицы, а из них всё остальное. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.