13. Амбиполярная диффузия

Соотношение Эйнштейна D/M = kT/e

D – коэффициент диффузии,M – подвижность,k – постоянная Больцмана

D_е = μ_е ∙ kT_е/е – диффузия электрона

D_i = μ_i ∙ kT_i/e – коэффициент диффузии для ионов

μ_е = е/m_enν_en, μ_i = е/m_eiν_ei, m_i-m_e, μ_е> μ_i, T_е>T_i, D_е> D_i

Процесс совместной диффузии e и i с общим коэффициентом диффузии D_a, где D_a~2 D_i. где ν- частота столкновений, D- коэфф. диффузии. Однакозная, что e и i связаны между собой силами Кулоновского взаимодействия, то по этому они отдельно друг от друга диффундировать не могут. Потому, что врезультате отдельного дрейфа натрушиваются квазенейтральность. При любом отношении от равенства, но т.к. D_е> D_i электроны быстрее диффундируют в области концентрации, но их движение замедлиться из-за появления тормозящего поля. Тоже самое поле ускорит ионы и в итоге дифф. заряженные частиц обоих знаков происходит с одинаовой скоростью. при этом совместно коэфф диф D_a~2 D_i плазма диффундирует как целое без нарушения квазенейтральности.

14. Поведение плазмы в вч поле.

Предполагается, что скорость колебания электрич. поля настолько велика, что за время свободного пробега электрон успевает произвести очень много колебаний в этом поле без столкновений. Столкновения, при такой величине частоты поля, на поведение электрона должны оказывать очень маленькое значение.

Высокочастотная плазма – 100 кГц.

Уравнение движения электрона: F = ma.

Плазма в ВЧ поле: Е = Е₀∙Cosωt; ω = 2πν; ν = 1/τ.

m_ex" = -e∙E₀∙Cosωt;

υ = x' = -e E₀/m_e∙ω∙Sinωt.

j = neυ = - (e²∙ E₀/m_eω )∙ Sinωt – плотность тока.

Смещение электрона отстаёт по фазе от напряжённости электрического поля на 180 градусов.

Ɛ в плазме меньше 1, когда поле высокочастотное.

Е = Е₀∙Cosωt. Е_n∑ = Е + ∆ Е; Е_{д∑ =} Е - ∆ Е.

Ɛ = Е/ Е_∑; Ɛ > 1 для Д, Ɛ <1 – для плазмы.

Ɛ = 1+ 4π∙Р/Е;

Р = -n∙e∙X;

Ɛ = 1- (4π∙n∙e∙X/Е);

Ɛ = 1- /ω².

= 4π∙ n∙e²/m_e – Ленгмюровская частота.

ω_л = ω → Ɛ =0;

ω_л >ω → Ɛ< 0.

Волны могут распространяться в плазме, если их частота выше плазменной, если волна с частотой ниже пламенной отражается от границы плазмы. Такие волны проникают в поверхностный слой – skin-слой, толщины порядка длины волны.

Плазменная частота определяется только концентрацией заряженных частиц и, таким образом, эта концентрация при зондировании радиоволнами может быть определена.

15. Диэлектрическая проницаемость плазмы в вч поле

Диэлектрическая проницаемость является одной из основных ха­рактеристик плазмы. Знание этой величины необходимо для описания процесса распространения и затухания плазменных волн и механизма проникновения электромагнитных волн в плазму.

В плазме ионы и электроны могут направленно смещаться от своих положений равновесия даже под действием небольших электрических полей. В результате этого в плазме возникают электрические поля, ослабляющие внешнее поле.

И з теории диэлектриков известно, что при воздействии электрического поля возникают электрические моменты, которые характеризуются некоторым параметром, называемым поляризацией единицы объема р:

Если на плазму накладывать постоянное электрическое поле, то влияние поляризации будет сказываться только в течение времени переходного процесса от одного установившегося состояния к другому.

При воздействии электрического поля плазма отделяется от него слоем пространственного заряда, на котором и локализуется все приложенное напряжение. Если же плазма оказывается в зоне действия переменного электрического поля, то непрерывно перемещающиеся заряды будут создавать в плазме поле, направленное в противоположном внешнему полю направлении. Таким образом, можно считать, что плазма обладает некоторой диэлектрической проницаемостью.