Добавил:
okley
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диплом / 111
.pdf
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
-100 0 100 200 300 400 500 600 700
Energy, eV
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800
Energy, eV
Ðèñ. 13: Ðåçóëüòàò выделения эффективных уровней энергии èç
äåòального спектра
Ar
+12
.
Ðèñ. 14: Ðåçóëüòàò выделения эффективных уровней энергии èç
äåòального спектра
Ar
+13
.
19
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Energy, eV
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Energy, eV
Ðèñ. 15: Ðåçóëüòàò выделения эффективных уровней энергии èç
äåòального спектра
Ar
+14
.
Ðèñ. 16: Ðåçóëüòàò выделения эффективных уровней энергии èç
äåòального спектра
Ar
+15
.
20
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Energy, eV
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Energy, eV
Ðèñ. 17: Ðåçóëüòàò выделения эффективных уровней энергии èç
äåòального спектра
Ar
+16
.
Ðèñ. 18: Ðåçóëüòàò выделения эффективных уровней энергии èç
äåòального спектра
Ar
+17
.
21
êорональное равновесие, òî åñòü степень ионизации вещества íå зависит
îò плотности плазмы. Â случае выполнения термодинамическîãî
равновесия изотермы íà графикå ëåæàò âûøå, ÷åì â случае прозра÷íîé
плазмы. Ýòî îáóсловлено òåì, ÷òî излучение заперто â плазме è çà
ñ÷¼ò процесса фотоионизации средний çàðÿä ионов повышаетсÿ. Äëÿ
получения ðåçóëüòàòîâ â программе использовалсÿ ìåòîä Ãàóññà ñ
выделением ведущего элементà äëÿ решения системы íåîднороäíûõ
линейных уравнений.
4.3 Излучение оптически òîíêîé плазмы
Излучение являетсÿ îäíèì èç основных êаналов потери энергии
èç плазмы. Спектр многозарядной плазмы являетсÿ линейчатым è â
íåì доминируют спектральные линии è ðåêомбинационное излучение.
Ïî ìåðå увеличения температуры степень ионизации увеличиваетсÿ è
полностью ионизованная плазма излучает â сплошном спектре. Åñëè
известна степень ионизации плазмы, òî äëÿ излучения â сплошном
спектре существуют простые аналитические формуëû [1]. Линейчатое
è ðåêомбинационное излучение рассчитываетсÿ численно ïî известным
êонцентрациям ионов â плазме. Â случае оптически òîíêîé плазмы:
X
ks
Q =
n
ks
X
ks
X
s
0
n
ks
4E
X
4E
0
s
ks→k−1, s
ks→ks
phr
0
w
0
Ðåçóëüòàò расчетà представлен íà ðèñ. 21.
wem(ks → ks0)+
(21)
(ks → k − 1, s0).
22
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1e+08 1e+10 1e+12 1e+14 1e+16 1e+18 1e+20 1e+22 1e+24
Ionization, Z0
Electron density, 1/cm
3
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
1e+08 1e+10 1e+12 1e+14 1e+16 1e+18 1e+20 1e+22 1e+24
Ionization, Z0
Electron density, 1/cm
3
Ðèñ. 19: Изотермы ионизации аргона â зависимости îò плотности
электронов
äëÿ температур
Neâ приближåíèè прозра÷íîé плазмы. Изотермы построены
T = 10
0.1· i
, ãäå
i = 1, 30
.
Ðèñ. 20: Изотермы ионизации аргона â зависимости îò плотности
электронов
построены äëÿ температур
Neâ случае термодинамическîãî равновесия. Изотермы
T = 10
0.1· i
, ãäå
i = 1, 30
.
23
1e+015
1e+016
1e+017
1e+018
1e+019
1e+020
1e+021
1e+022
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
Q, eV/c/cm
3
Temperature, eV
Ðèñ. 21: Потери энергии â зависимости îò температурыTè плотности
Ne. Нижний график äëÿ
Ne= 10131/ñì3, âåðõíèé график äëÿ
Ne= 10121/ñì3, средний график äëÿ
Ne= 10141/ñì3.
24
Заключение
Проведено исследование свойств аргоновой плазмы â широкîì
дапазоне плотностей è температур. Äëÿ решения кинетическîé çàäà÷è
áûëî проведено íåêоторое ¾огрубление¿ реальной ñõåìû уровней.
Äåòальный спектр áûë заменен эффективными энергетическими
состояниями. Ðассмотрены столкновительные è радиационные процессы,
êоторые определяют населенности различных состоÿíèé нейтрального
аргона è åãî ионов через систему уравнений поуровневой кинетики.
Уравнения поуровневой кинетики численно решены äëÿ случая
прозра÷íîé плазмы è оптически плотной плазмы, благоäàðÿ ÷åìó áûëè
определены êонцентрации ионов аргона â различных состояниях.
Полученная информация î ñîñòàâå плазмы äàëà возможность
определить среднюю степень ионизации вещества è построить изотермы
ионизации, ÷òî отношу ê наиболее важным ðåçóëüòàòàì. Òàêæå áûëè
проведены оценки потерь энергии çà ñ÷¼ò âûõîäà излучения çà пределы
плазмы â приближåíèè прозра÷íîé плазмы. Âñå расчеты проводились
äëÿ квазистационарного случая.
25
Список литературы
[1]
À. Ф.Никифоров, Â.Ã. Новиков, Â. Á. Уваров.
ческие ìîäåëè высокотемпературной плазмы è ìåòîäû расчетà
росселандовых пробегов è уравнений состоÿíèÿ.-Ì.: Физматëèò.
2000.
[2]
Ä. Михалас.
[3]
В.А.Вайнштейн, È.È.Ñîáåëüìàí, Å.À.Þêîâ.
è уширение спектральных линий.-М.: Íàóêà, 1979.
[4]
B.F.Rozsnyai
Phys.Rev.E55, no.6,p.7507-7521, 1997.
[5]
D. Salzman
University Press, 1998.
[6]
W.Lotz.
108. Ztschr. Phys.-1970.-V.232.-P.101.
Звездные атмосферы. Ò.1,2.-Ì.: Ìèð, 1982.
Collisional-radiative average-atom model for hot plasmas,
Atomic Physics in Hot Plasmas, New York-Oxford: Oxford
Electron-impact ionization cross-section for atoms up to Z =
Квантово-статисти-
Возбуждение атомов
26