АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Применимость зондовых методик

В зависимости от соотношения характерных размеров зонда (например, радиус зонда или его длина ) и характерных масштабов плазмы (длины свободного пробега электронов и ионов , длины релаксации энергии электронов и ионов , дебаевского радиуса экранирования , толщины слоя пространственного заряда у зонда ) различают несколько режимов работы зонда. При этом нужно учитывать, что , где – средняя доля потери энергии электроном в одном столкновении, в то время как для ионов и .

При реализуются условия бесстолкновительного слоя. Это определяет понятие так называемого ленгмюровского зонда и позволяют дать относительно простое количественное описание электронной и ионной частей ВАХ. При этом предполагают, что:

· в области плазмы можно пренебречь объемным зарядом частиц;

· в невозмущенной плазме электроны имеют максвелловское распределение по скоростям;

· возле зонда образуется слой пространственного заряда, который локализует поле зонда и препятствует его проникновению в невозмущенную плазму;

· в области слоя пространственного заряда частицы совершают бесстолкновительное движение;

· в области слоя при отрицательном потенциале зонда можно пренебречь объемным зарядом электронов;

· образованием ионов и вторично-эмиссионными процессами в области слоя можно пренебречь;

· на внешней границе слоя потенциал равен нулю.

Введение зонда в плазму ведет к ее возмущению. Важно, чтобы возмущения, вносимые зондом в плазму, были минимальны. Критерий малости возмущений плазмы зондом: , где – характерный размер зонда, а – минимальная длина свободного пробега заряженной частицы. Таким образом, для зондов Ленгмюра должно выполняться условие:

. (1)

Для оценки области применимости зонда Ленгмюра по давлению газа будем исходить из того, что типичный размер зонда , длины свободного пробега электронов и ионов имеют порядок и (давление выражено в торах), а дебаевский радиус экранирования описывается выражением:

. (2)

Температура электронов является консервативной величиной и, как правило, составляет единицы электронвольт. Поэтому главным образом определяется концентрацией электронов и при типичных значениях лежит в диапазоне , т. е. имеет порядок радиуса зонда и меньше. Таким образом, приближенно область применимости ленгмюровского зонда соответствует давлениям газа Тор.

Аналогично учитывается влияние магнитного поля: вводятся ларморовские радиусы зарядов и сравнивают с , , .

. (3)

Здесь – скорость света, – магнитное поле, – температура заряженной частицы, – её масса. Необходимо отметить, что под подразумевается средний ларморовский радиус группы частицы.

При оценке влияния магнитного поля на зондовую характеристику решающим фактором является отношение ларморовского радиуса заряженных частиц к радиусу зонда . Если для электронов и ионов , то магнитное поле считают слабым, в том смысле, что оно слабо влияет на зондовую характеристику. В умеренных магнитных полях для ионов , а для электронов , т. е. магнитное поле оказывает влияние только на электронную составляющую зондовой характеристики. При выполнении условия для всех заряженных частиц магнитные поля считают сильными.

Практика показала, что для случая слабых и умеренных магнитных полей влиянием магнитного поля на ионную часть ВАХ можно пренебречь, тогда обработка и интерпретация данных производится в соответствии с уже имеющимися моделями работы зонда в плазме без магнитного поля. также можно оценивать стандартными методами из переходного участка ВАХ, учитывая, что измеряемая таким способом температура есть вдоль магнитных силовых линий. В сильных магнитных полях зондовые методы не применимы.

Дата добавления: 2015-09-18 | Просмотры: 388 | Нарушение авторских прав