35. Магнетронний розряд

Черняк малював приблизно такий малюнок:

У Черняка електрони рухаються між полюсами. Електричне поле перпендикулярне до магнітного, тут і буде дрейф. Плазма зосереджена між полюсами магніту. Газ буде світитися кільцем. Це магнетронний розряд.

Зрозуміти, що відбувається насправді і де тут плазма, може допомогти наступне зображення. Там показані і лінії електричного і магнітного полів, тільки геометрія системи дещо інша.

36. Плазмова частота

Для плазми справедливі наступні рівняння:

1. 

2. Рівняння Пуассона , яке можна переписати у вигляді

3. 

Оскільки , то

Розв’язок цього рівняння шукатимемо є функцією вигляду:

де . Величина носить назву плазмової, або ленгмюрової, частоти.

37. Синтез вуглецевих мононуклеозів

До вуглецевих наночастинок можна віднести фулерени та нанотрубки. Фулерени це по суті квантові точки зроблені приблизно з 60 атомів вуглеводу. Розглянемо спочатку просту схему утворення таких наночастинок.

_{Фатично процес відбувався при температурі 10000С внаслідок чого відбувалося випаровування атомів вуглецю та утворення потрібних структур. Але тут одразуж відбувалося продування Не, що робив тепловідвід і фактично виморожував такі стпуктури. В масспектрометрі були мас 60 та 72 атоми вуглецю. Це були сфери С60 – фулерени, С72 - еліпсоїди. Фактично в експерименті було показано, що є певна визначеність структури, тобто іде класерізація.}

_{Далі було запропоновано зробити побудову фулеренів в розряді.}

_{Тиск був 100-150 мм. Рт. Стовбчика. Для того щоб оптимізувати процес треба піднести поверхню до того місця, де їх уносять. Для цього є трубка з певним ексцентриситетом. Як результат 25% фулерени. Якщо туди додати більше Не, то утворюються нанотрубки.}

_{Взагалі кажучі на сьогоднішній день не можна вважати, що все створюється в об’ємі. Для нанооб'єктів більш визначні поверхневі властивості, а не об'ємні.}

38. Рух зарядів в схрещених електричному та магнітному

Запишемо систему рівнянь, що описують рух електрона у такій системі.

₍₁₎

₍₂₎

_{Зробимо далі формальну заміну}

₍₃₎

_{U=E/B (3.1)}

_{Продиференціюємо (3),тоді}

₍₄₎

Тоді (1), (2) стане

₍₅₎

_(5.1)

_{Підставивши (3.1) у (5.1) отримуємо}

₍₆₎

_(6.1)

_{Легко бачити, що система (6), (6.1) описує рух по колу. Якщо потім підставити вираз x1 у (3) та виразити x, то побачимо, що це рух по колу центр якого рухається із швидкістю U=E/B.}

_{Важливо помітити, що U не залежить від q, m, v. Це легко бачити із наступної фізичної картини(Будемо розглядати довільно схрещені поля). На першому напівоберті іон отримує енергію від електричного поля, збільшує швидкість, а значить і радіус. На другому півоберті він втрачає енергію и радіус зменшується. Ця різниця в радіусах і викликає дрейф. Від’ємний іон обертається в протилежному напрямку, але й енергію він отримає при русі у напрямку, протилежному тому в якому рухається іон. Тому дрейф іона і електрона в один бік. Із частинок, що мають різні маси, але однакові швидкості, у більш легких буде меньший радіус і як наслідок меньший дреф за один оберт. Однак у більш легких частинок частота обертання більша, і два ефекта в точності компенсують один одного. Дві частинки з однаковими массами, але з різними енергіями повинні мати одну і туж частоту. Більш повільна частинка повинна мати меньший радіус і тому за один оберт від електричного поля отримає меньше енергії. Однак для меньш енергетичних частинок відносна зміна радіуса при зміні енергії буде більша і тому ці два ефекта взаємно компенсують один одного.}