к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Подвижность электронов и ионов в газе и низкотемпературной плазме

Подвижность электронов и ионов в газе и низкотемпературной плазме - коэф. пропорциональности15061-4.jpg в соотношении15061-5.jpg связывающем величину скорости дрейфа vдр электронов (ионов) в газе с величиной напряжённости электрич. поля Е, вызывающего этот дрейф. Понятие П. электронов и ионов имеет фпз. смысл при условии, когда характерная длина пробега рассматриваемой заряж. частицы много меньше характерного размера системы в направлении движения частицы. П. электронов и ионов выражается через электронную (ионную) проводимость плазмы15061-6.jpg соотношением15061-7.jpg где Ne,i - плотность электронов (ионов), е - заряд электрона. Теоретически П. электронов и ионов впервые анализировал П. Ланжевен (P. Langevin) в 1903, первым измерил15061-8.jpg Дж. Таунсепд (J. S. Townsend), изучая диффузию пучка электронов, движущихся в электрич. поле, и смещение этого пучка в магн. поле.
Согласно элементарной кинетич. теории, величина П. электронов и ионов выражается через характерную частоту упругих соударений ve,i заряж. частицы с частицами газа:

15061-9.jpg

(т. - приведённая масса заряж. частицы и частицы газа). Как следует из соотношения (1), величина П. электронов и ионов обратно пропорц. плотности нейтральных частиц N. Истинное значение П. отличается от результата оценки (1) вследствие сложного характера зависимости сечения упругого рассеяния15061-10.jpg от скорости соударения vT. Решение кпнетич. ур-ния Больцмана с учётом этой зависимости приводит к численному отличию истинного и приближённого значения15061-11.jpg не более чем на неск. десятков процентов.
П. электронов и ионов связана с их коэф. диффузии D в газе соотношением Эйнштейна

15061-12.jpg

где15061-13.jpg - характеристич. энергия электронов (ионов), значение к-рой близко к их ср. энергии и в точности совпадает с последней прп слабых полях, когда имеет место максвелловское распределение заряж. частиц по энергиям15061-14.jpg П. ионов15061-15.jpg и электронов15061-16.jpg обычно исследуют раздельно, т. к. различны элементарные процессы, определяющие движение тех и др. частиц.

П. электронов. Осн. отличит. особенность П. электронов проявляется в зависимости15061-17.jpg от отношения напряжённости электрич. поля Е к плотности газа N. Причина такой зависимости заключается в том, что из-за малой массы электроны при упругих столкновениях с тяжёлыми частицами теряют лишь незначит. часть энергии. Поэтому даже в слабых полях ср. энергия электронов в газе практически всегда превышает ср. энергию тяжёлых частиц и пропорц. величине энергии15061-18.jpg набираемой электроном за время между двумя столкновениями (15061-19.jpg - длина свободного пробега электрона в газе). Вследствие зависимости15061-20.jpg это приводит к зависимости П. электронов от отношения E/N (рис.). Характер такой зависимости определяется сортом газа. В табл. 1 приведены значения П. электронов в разл. газах при нормальных условиях.

Табл. 1. - Подвижность электронов15061-21.jpg (см2/с х В) в газах при различных отношениях E/N.
Газ
E/N х 10-17, В х см2
0,03
1,0
100
Не ... . . .
8700
930
1030
Ne.........
16000
1400
960
Аг.........
14800
410
270
Кr.........
12000
-
-
Хе ........
1980
-
240
Н2.........
5700
700
470
N2.........
13600
670
370
О2.........
32000
1 150
590
со ........
-
970
360
N0 ........
-
1700
со2 .......
670
780
480
СН4........
-
310
260
CF4 ........
-
-
42

Экспериментально П. электронов определяют прп измерении зависимости дрейфовой скорости электронов от приведённой напряжённости электрического поля E/N. Величину дрейфовой скорости находят либо на основании измерений проводимости плазмы и концентрацпп заряж. частиц, лпбо в результате измерения времени прохождения электронным роем определённого расстояния. Результаты измерений П. электронов служат одним из осн. источников определения энергетич. зависимости сечения упругого рассеяния электронов на атоме или молекуле.

15061-22.jpg

Зависимость подвижности электронов15061-23.jpg в различных газах от отношения E/N.

П. ионов, в отличие от П. электронов, в широком диапазоне изменения напряжённости электрич. поля Е практически от него не зависит. П. ионов в собственном газе определяется резонансной перезарядкой иона на атоме. При столкновении с нейтральной частицей ион обменивается с ней зарядом, а возникший ион начинает движение, перенос заряда имеет эстафетный характер (Сена эффект ).П. понов в собств. газе надёжно рассчитывают на основе асимитотич. теории резонансной перезарядки ионов. С учётом зависимости сечения резонансной перезарядки15061-24.jpg от скорости соударений ионов П. ионов определяется формулой

15061-25.jpg

где mi - масса иона, выраженная в единицах протонных масс,15061-26.jpg - ср. относит. скорость соударения, Т - темп-pa. Поправки к выражению (3), учитывающие упругое рассеяние иона на атоме и поляризац. захват, при комнатной и более высокой температурах обычно не превышают 10 - 15%. В табл. 2 представлены значения П. ионов инертных газов и щелочных металлов в собств. газе, приведённые к атм. давлению.

Табл. 2. - Подвижность15061-27.jpg ионов инертных газов и щелочных металлов
Т, К
Газ
Не
Ne
Кr
Хе
77
15,3
2,1
195
11,7
1,8
-
-
300
10,2
1,0
1,0
0,66
Т, К
Металл
Na
К
Cs
500
0,37
0, 14
0, 10
1000
0,29
0, 11
0,077

Осн. вклад в П. иона в чужом газе вносит упругое рассеяние нона на нейтральной частице (атоме, молекуле), характер к-рого определяется поляризац. взаимодействием заряда иона с наведённым диполем нейтральной частицы. При этом величина15061-28.jpg выражается через поляризуемость нейтральной частицы15061-29.jpg соотношением

15061-30.jpg

где т - приведённая масса иона и нейтральной частицы, выраженная в единицах протонных масс,15061-31.jpg - поляризуемость нейтральной частицы в атомных единицах. Как следует из (4), П. ионов в чужом газе не зависит от Т, что обусловлено обратной пропорц. зависимостью сечения упругого рассеяния при поляризац. взаимодействии15061-32.jpg Поправки к (4), учитывающие вклад обменного взаимодействия иона с нейтральной частицей, обычно не превышают 10 - 20%.

П. ионов в растворахU = Fu, где F - Фарадея постоянная, и - скорость иона в см/с при напряжённости электрич. поля 1 В/см. Величина U зависит от природы иона, температуры, диэлектрич. проницаемости и концентрации раствора.

Литература по подвижности электронов и ионов в газе и низкотемпературной плазме

  1. Смирнов Б. М., Ионы и возбужденные атомы в плазме, М., 1974;
  2. Елецкий А. В., Палкина Л. А., Смирнов Б. М. Явления переноса в слабоионизированной плазме, М., 1975;
  3. Мак-Даниель П., Мэзон Э., Подвижность и диффузия ионов в газах, пер. с англ., М., 1976;
  4. Хаксли Л., Кромптон Р., Диффузия и дрейф электронов в газах, пер. с англ., М., 1977.

А. В. Елецкий

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что, как ни тужатся релятивисты, CMB (космическое микроволновое излучение) - прямое доказательство существования эфира, системы абсолютного отсчета в космосе, и, следовательно, опровержение Пуанкаре-эйнштейновского релятивизма, утверждающего, что все ИСО равноправны, а эфира нет. Это фоновое излучение пространства имеет свою абсолютную систему отсчета, а значит никакого релятивизма быть не может. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 19.10.2019 - 18:18: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Марины Мелиховой - Карим_Хайдаров.
18.10.2019 - 14:00: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биохимия мозга от проф. С.В. Савельева и не только - Карим_Хайдаров.
18.10.2019 - 07:39: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
18.10.2019 - 07:34: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
18.10.2019 - 07:26: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
17.10.2019 - 18:29: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Ядерные эксперименты - Карим_Хайдаров.
17.10.2019 - 06:07: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
17.10.2019 - 06:05: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> КОМПЬЮТЕРНО-СЕТЕВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
17.10.2019 - 06:01: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров.
16.10.2019 - 19:24: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
13.10.2019 - 18:09: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
13.10.2019 - 08:05: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Декларация Академической Свободы - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution