Элементарные процессы в плазме.

Плазма характеризуется степенью ионизации

n_e – концентрация электронов в плазме

n_a – концентрация атомов в плазме

n_i – концентрация ионов в плазме

 

g>10^-3 - плазма высоко ионизована

g<10^-4 - плазма слабо ионизована

В плазме существуют молекулы и радикалы.

Если энергия электрона больше потенциала ионизации, то он сможет вылететь из атома.

 

Процессы в плазме:

1) Ионизация

2) Рекомбинация

3) Перезарядка

4) Ассоциация

5) Диссоциация

6) Возбуждение

7) Снятие возбуждения

8) Образование отрицательных ионов

1,2,3 – ионы и электроны

4,5 – молекулы

 

Введем обозначения:

А – атом

А ^± - ион

АВ – молекула

А ^* - возбужденный атом

е ^- - электрон

 

 

1) Ионизация плазмы

а) А + hν → А⁺ + е ^-

б) А + В → А⁺+ В + е^- (W_B>>W_A)

в) А + В^* → А⁺ + В + е^- (V_iA< V_iB)

г) Ионизация электронным ударом

А + е^- → А⁺ + 2е^- (W_e >> W_A)

 

Наиболее вероятные процессы а, б, г.

 

2) Рекомбинация

а) А⁺ + е^- → А + hν излучательная рекомбинация

hν = W_e + V_i

б) Тройная рекомбинация

А⁺ + е^- + В → А + В^* Рекомбинационные полосы

 

3) Перезарядка

А⁺ + В → А + В⁺ (W_A<W_B)

4) Ассоциация

А + В → АВ

5) Диссоциация

АВ → А + В

6) Возбуждение

а) А + е^- → А^* + е ^- - Возбуждение электронным ударом

б) А + В^* → А^* + В - Возбуждение другим возбужденным атомом

в) А + hν → А^* - Поглощение электромагнитного излучения

7) Снятие возбуждения

τ – время жизни в возбужденном состоянии

τ ~ 10^-8 сек

а) Высвечивание

А^* → А + hν

А^** → А^* + hν₁ → А + hν₂

б) Ассоциативная ионизация

А^* + В → АВ⁺ + е^-

в) Эффект Пеннинга

А^* + В → А + В⁺ + е^-

г) Передача возбуждения

А^* + В → А + В^*

8) Образование отрицательных ионов

А + е^- → А^-

 

 

	Vi1	Vi2	Vi3	V возб.	V сродства е
H	13,5	―	―	10,2	0,75
He	24,5	―	―	21,2	0,08
Ne	21,5	63,2	126,2	16,85	―

V_i1(Na) = 5,1 эВ

V_i2(Na) = 1,65*10³ эВ