Ambipolyarnaya diffuziya
15.08.2001 0:00 | "Fizicheskaya Enciklopediya"/Phys.Web.Ru
(ot lat. ambo - oba i grech. polos - os', polyus).
Sovmestnyi diffuzionnyi
perenos elektronov
i ionov v napravlenii umen'sheniya ih koncentracii,
pri kotorom v kazhdoi tochke ob'ema plazmy elektronnyi
i
ionnyi potoki i
ravny ili mogut otlichat'sya lish' na odnu i tu zhe postoyannuyu velichinu:
(=const,
t. n. skvoznoi potok). Prosteishii sluchai ambipolyarnoi diffuzii slaboionizovannoi
plazmy (v kotoroi stolknoveniya zaryazhennyh chastic nesushestvenny) v cilindricheskoi
trubke
v
otsutstvie magnitnogo polya byl rassmotren nemeckim
fizikom V. Shottki (W. Schottky, 1924). Vsledstvie
razlichiya koefficientov
diffuzii elektronov i ionov komponenty vsegda stremyatsya razdelit'sya
vo vsem ob'eme i na stenke voznikaet ob'emnyi zaryad. V otsutstvie magnitnogo polya
koefficient
diffuzii
elektronov De mnogo bol'she ionnogo
Di - i stenki zaryazhayutsya otricatel'no.
Odnako uzhe slaboe razdelenie zaryadov privodit k poyavleniyu
elektricheskogo polya (t. n. samosoglasovannogo
ambipolyarnogo polya), prepyatstvuyushego dal'neishemu razdeleniyu.
Samosoglasovannoe elektricheskoe pole zapiraet elektrony i uskoryaet iony takim
obrazom, chtoby ih diffuzionnye potoki byli ravny. Koefficient ambipolyarnoi
diffuzii
opredelyaetsya koefficientom diffuzii bolee medlennoi komponenty. V otsutstvie
magnitnogo polya ili vdol' magnitnogo polya (pri ego nalichii) koefficient ambipolyarnoi
diffuzii
,
kak pokazyvaet raschet, primerno raven
, |
gde i - temperatury elektronnoi i ionnoi komponent. Vtoroi chlen v etoi formule - rezul'tat uskoreniya perenosa ionov ambipolyarnym polem vsledstvie ih polevoi podvizhnosti. T. o., ambipolyarnaya diffuziya - smes' istinno diffuznogo potoka s polevymi potokami. V sluchae diffuzii poperek magnitnogo polya dlya slaboionizovannoi plazmy koefficient diffuzii ionov . znachitel'no bol'she koefficienta diffuzii elektronov . i koefficient ambipolyarnoi diffuzii , opredelyaetsya diffuziei elektronov:
. |
V polnost'yu ionizovannoi plazme klassicheskaya poperechnaya diffuziya elektronov i ionov v dvuhkomponentnoi plazme opredelyaetsya ih treniem mezhdu soboi, chto avtomaticheski obespechivaet ravenstvo potokov (t. e. ). Diffuziya plazmy redko byvaet ambipolyarnoi, v bol'shinstve sluchaev voznikayut otkloneniya iz-za prostranstvennoi anizotropii koefficienta perenosa dlya kazhdoi iz komponent, t. k. dlya sohraneniya kvazineitral'nosti elementov ob'ema plazmy neobhodimo lish' ravenstvo divergencii potokov: . Naprimer, v sluchae diffuzii slaboionizovannoi plazmy v zamknutoi metallicheskoi kamere (l - dlina, a - radius), pomeshennoi v sil'noe odnorodnoe magnitnoe pole H (ris.), vypolnyaetsya uslovie . Pri konechnoi dline kamery podvizhnye vdol' magnitnogo polya N elektrony komponent slabo stremyatsya uiti na torcevye stenki sosuda. Iony imeyut bol'shii, chem elektrony, poperechnyi koefficient diffuzii i sravnitel'no legko popadayut na bokovuyu stenku pribora. V rezul'tate v ob'eme plazmy vse vremya voznikaet vihrevoi elektricheskii tok J. On legko zamykaetsya po metallicheskoi poverhnosti kamery. Diffuziya perestaet byt' ambipolyarnoi, skorost' ee opredelyaetsya bol'shimi koefficientami (, ili ). Analogichnyi effekt mozhet imet' mesto v bezgranichnoi plazme v processe rasplyvaniya ee neodnorodnostei. Pri etom rol' poverhnosti igraet osnovnaya "fonovaya" plazma. Eti yavleniya chasto nazyvayut effektami "korotkogo zamykaniya". Oni mogut sushestvenno umen'shat' vremya zhizni plazmy i izmenyat' dinamiku vozmushenii v nei.
Ambipolyarnaya diffuziya imeet mesto takzhe v zhidkostyah (elektrolitah), pri nalichii gradienta koncentracii elektrolita, v poluprovodnikah, obladayushih svobodnymi nositelyami zaryadov. Ambipolyarnaya diffuziya yavlyaetsya odnim iz processov, obuslovlivayushih energeticheskie poteri v elektricheskih zaryadah v gaze, naprimer, v tleyushem razryade.
Publikacii s klyuchevymi slovami:
Plazma - diffuziya - ambipolyarnaya diffuziya
Publikacii so slovami: Plazma - diffuziya - ambipolyarnaya diffuziya | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |