АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Ионный ток на притягивающий зонд

В плазме, содержащей два типа заряженных частиц с разными температурами (, , , ) для образования призондового слоя при собирании тока частиц второго сорта, их скорость на границе слоя должна определяться условием: . Это так называемый критерий образования слоя или критерий Бома.

Применительно к зондовой кривой это означает, что когда электроны притягиваются к зонду, надо, чтобы их скорость на границе слоя превышала . В предположении эта величина мала по сравнению с хаотической скоростью электронов и ток электронов на слой с хорошей степенью точности соответствует хаотическому току.

В случае собирания ионов их направленная скорость должна превышать , т. е. ионы должны входить в слой со скоростью, определяемой электронной температурой. Это означает, что предположение о полном экранировании зонда слоем является неверным. Между слоем и невозмущенной плазмой образуется большая квазинейтральная область, падение потенциала в которой составляет величину порядка .

Это поле приводит к тому, что роль поверхности, собирающей ионы, играет не поверхность слоя, а поверхность бόльшего радиуса, лежащая в квазинейтральной области. Для определения ионного тока приходится прибегать к сложным вычислениям.

Проведем приближенную оценку величины ионного тока на зонд из простых физических соображений. Проникающее в плазму электрическое поле зонда ускоряет ионы и они почти радиально ускоряются к поверхности слоя. Их концентрация в области квазинейтральной плазмы равна концентрации электронов .

Если потенциал отрицательного зонда достаточно высок, то концентрация электронов имеет больцмановское распределение, т. е.

. (7)

Здесь и ниже потенциал берем по модулю. На границе слоя концентрация электронов начинает резко уменьшаться с приближением к зонду. Следовательно, для потенциала на границе слоя имеем приближенное выражение:

. (8)

Плотность потока ионов на границе слоя определим из их скорости и плотности:

, (9)

где — радиус слоя.

Скорость определяется потенциалом поверхности слоя, т. е. или:

. (10)

Используя соотношения (7) и (10), получаем:

, (11)

где — площадь поверхности слоя объемного заряда. Учитывая (8), имеем:

. (12)

Точный расчет даст:

, (13)

где – скорость ионного звука, для сферического зонда и для цилиндрического зонда. Здесь вместо – площади слоя объемного заряда можно подставлять значение – площадь поверхности зонда.

Дата добавления: 2015-09-18 | Просмотры: 508 | Нарушение авторских прав