Излучение в плазме.

Излучение – испускание электромагнитных волн (фотонов) и распространение их в среде.

А + hν → А^?

А + hν → А^? + hν^′ - рассеяние

При взаимодействии с атомами или электронами фотоны могут передать всю свою энергию или рассеяться с уменьшением частоты.

Излучения, возникающие при неупругих взаимодействиях.

Виды излучения:

1. Дискретное излучение

2. Рекомбинационное

3. Тормозное

4. Циклотронное

5. Синхротронное

1. Дискретное излучение характерно для низкотемпературной плазмы. Возникает в процессе возбуждения атомов или ионов. Связано-связанные переходы электронов вызывают излучение спектральных линий. С ростом температуры дискретное излучение уменьшается и увеличивается роль рекомбинационного излучения.

2. Рекомбинационное излучение. γ-кванты излучаются при захвате электронов ионами на дискретном уровне энергии (свободно-связанные переходы). В результате излучения образуется радикалы или ионы с меньшим зарядом.

3. Тормозное излучение. Если взаимодействие более слабое и электрон не захватывается, то он тормозится полем иона. Тормозное излучение называется неупругим рассеянием в поле иона с потерей кинетической энергии электрона.

4. Циклотронное излучение. Возникает в плазме, находящейся в магнитном поле.

Излучение нерелятивистских заряженных частиц, движущихся по циклотронным спиралям. Излучение длинноволновое, поэтому хорошо поглощается плазмой.

5. Синхротронное излучение – излучение релятивистских частиц, связанно с ускорением, возникающем при искривлении траектории частиц.

Рассмотрим кислородную плазму.

Р = 1 мм рт ст

Т = 0 ºС

Упругие и неупругие столкновения

При упругих столкновениях идёт передача W_кин При неупругих кинетическая энергия переходит в другие формы энергии.

n_b – плотность частиц

σ – сечение столкновения(зависит от типа частиц)

ν_AB = n_B ν_B σ - частота столкновений

Длина свободного пробега – то расстояние, на котором происходит взаимодействие

λ σ n = 1

λ =

λ = ∙

Газ	σ∙10-15см2	λ∙103 см
Н2 He O2 N Ar	2,4 2 ~2,4	8.,4 13,5 ~5,0

Среднее время между столкновениями

τ = ν = =

Лазерная диагностика плазмы

Проще всего вытянуть оболочку. При прохождении электромагнитного излучения через плазму можно выделить несколько процессов.

При прохождении через центр будет первый эффект – поглощение. Основное взаимодействие – взаимодействие со свободными электронами. Следующий эффект – изменение длины оптического пути. Расстояние будет не l а nl, где n – коэффициент преломления

Отклонение. Так как показатель преломления в плазме меняется, то траектория частицы плавно меняется.

Рефракция – изменение длины оптического пути

Отражение. Электромагнитное излучение может отражаться от плазмы. Фарадеевское вращение

Появляется за счет магнитного поля направленного параллельно направлению распространению волны

Рассеяние Происходит на свободных электронах (Комптон эффект), а так же на флуктуациях плотности электронной концентрации.

Имеет очень низкое сечение

Значительная сложность произвести наблюдение

Все 5 эффектов интегральные

По рассеянию излучения мы получаем информацию по локальному значению