7057

Расчет сечения объемной ионизации атомов электронным ударом

Лабораторная работа

Физика

Расчет сечения объемной ионизации атомов электронным ударом. Цель работы: Ознакомление с различными формулами, аппроксимирующими сечение ионизации. Оценить пределы применимости той или иной аппроксимирующей сечение ионизации формулы, выб...

Русский

2013-01-14

36 KB

21 чел.

Расчет сечения объемной ионизации атомов электронным ударом.

Цель работы:

  1.  Ознакомление с различными формулами, аппроксимирующими сечение ионизации.
  2.  Оценить пределы применимости той или иной аппроксимирующей сечение ионизации формулы, выбрать вид этой формулы для наиболее распространенных видов разряда.

Ионизацией атома называется расщепление его на положительный ион и один или несколько свободных электронов. Ионизация может вызываться соударением атома со свободным электроном или ионом, поглощением фотона и т.д. Достаточно распространенным вариантом является ионизация атома под действием электронного удара. Уравнение сохранения энергии в этом случае будет иметь вид:

где  Ve0 и Ve1 – начальная и конечная скорости первичного электрона;

 Ve2 и Vp – скорости вторичного электрона и иона;

 Ui – ионизационный потенциал.

Ионизация – вероятностный процесс, она характеризуется или вероятностью ионизации, или эффективным поперечным сечением ионизации - i. Как видно из (1), зависимость i от энергии электрона Ue будет носить пороговый характер: при Ue Ui  i равно 0. При небольшом превышении Ue над Ui i мало, т.к. при малых Ve1 , Ve2 и Vp велика вероятность повторной рекомбинации медленных электронов и ионов. По мере роста Ue растут Ve1 , Ve2 и Vp, уменьшается возможность их рекомбинации и растет i . Однако, при очень больших Ue i начинают падать, т.к.электроны «проскакивают мимо атома» не успевая его ионизировать. Т.е. зависимость i=f(Ue) имеет максимум (см. экспериментальные зависимости).

Расчет сечения ионизации.

Для расчета сечений ионизации атомов электронами используется большое количество аппроксимационных формул. Наиболее часто используются следующие:

1. Линейная аппроксимация, пригодная для небольших энергий электронов:

где i – коэффициент пропорциональности, Uвыраженная в вольтах энергия ионизирующих электронов, Ui – потенциал ионизации атома или молекулы.

2. Аппроксимация Лотца-Дрэвина:

где  S0=а02=0.88*10-16см20 – радиус первой боровской орбиты атома водорода);

Rd=13.6В – потенциал ионизации атома водорода (Ридберг);

1 и 2 – подгоночные коэффициенты.

Значения i и l для некоторых газов даны в таблице 1:

Газ

Ui, В

i, м2

l

A

He

24.5

1.3*10-22

2

4

Ne

21.5

1.6*10-22

6

20

Ar

15.7

20*10-22

6

40

Полученные зависимости =f(Ue) относятся к монохроматическому пучку электронов. В газовом разряде имеет место некоторое распределение энергии (fe), чаще всего задаваемое законом Макселла:

где eUe и KTe могут измеряться в эВ.

Т.о. для оценки средней скорости ионообразования в положительном столбе газового разряда надо пользоваться понятием сечения ионизации, усредненным по функции распределения электронов:

Порядок выполнения работы.

  1.  Пользуясь формулами (2) и (3), аппроксимировать е=f(U) и сопоставить полученные зависимости с экспериментальными данными.
  2.  Построить зависимости fe=f(U) для KTe=2, 6 и 10 эВ.
  3.  Проанализировать, какой вид аппроксимации =f(U) наиболее целесообразно применять для газоразрядной плазмы.

Содержание отчета.

  1.  Цель работы.
  2.  Физика ионизации.
  3.  Расчетные формулы с обозначением входящих величин и порядок их аппроксимации.
  4.  Сопоставление расчетных данных с экспериментом.
  5.  Выводы.

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

1577. Схемотехника аналоговых электронных устройств 201.68 KB
  Усилитель низкой частоты для телефонной системы связи. Усилитель низкой частоты для проводной телефонной связи. Усилитель высокой частоты для входного блока приемника. Транзисторный двухчастотный усилитель высокой частоты. УВЧ для портативного приемника ЧМ сигналов.
1578. Синтез плоских кулачковых механизмов 119.55 KB
  Построение кинематических диаграмм графическим методом. Синтез кулачкового механизма с роликовым толкателем. Синтез кулачкового механизма с тарельчатым толкателем. Построение зубчатого зацепления. Определение кинематических характеристик всех звеньев. Построение и анализ диаграммы Виттенбауэра. Силовой расчет для рычажно-шарнирного механизма.
1579. Оцінка судової діяльності Приморського районного суду міста Маріуполя 79.85 KB
  Основні засади судочинства в Україні. Порядок призначення (обрання) суддів до місцевого суду. Повноваження місцевих судів. Обрання, атестація та дисциплінарна відповідальність суддів. Правовий і соціальний захист суддів.
1580. Анализ деятельности автотранспортного предприятия Речицкое межраенное АТП 222.83 KB
  Структурная схема управления на предприятии. Обеспечения предприятия тепловой энергией водой и электроэнергией. Требования по охране труда перед началом работы. Организация на предприятии охраны окружающей среды. Должностная инструкция руководителей технических служб.
1581. Розрахунок стержньового стрічкового трансформатора з повітряним охолодженням 78.69 KB
  Вибираємо марку електротехнічної сталі. Для електротехнічної сталі основними номінальними характеристиками є: питомі втрати і магнітні значення. Визначаємо кількість витків первинної і вторинної обмоток. Визначаємо енергетичні характеристики трансформатора.
1582. Проектування жіночих черевиків на блискавці на середньому каблуці на байковій підкладці 79.4 KB
  У курсовому проекті ми використовуємо копіювально-графічну методику проектування. Проектування деталей взуття за цією методикою включає такі етапи: встановлення умовної розгортки колодки в осі координат, розрахунок і нанесення базисних ліній.
1583. Проектирование жилого дома с фасадным зданием 107.7 KB
  В данном курсовом проекте необходимо запроектировать жилой дом. В состав графических работ входят: фасад гражданского здания М 1: 200, план гражданского здания М 1:200, продольный и поперечный разрезы М 1:200, схема плит покрытий и фундаменов М 1:200.
1584. Гонадальные гормоны и их действие у самок разных видов 20.32 KB
  Половой сезон-период, в течении которого проявляется или более напряженно протекает половая жизнь. Он обычно бывает связан с временем года, видовыми особенностями животного.
1585. Гонадотропные гормоны гипофиза. Нейрогуморальная регуляция половой функции самок и самцов 20.65 KB
  Экспериментально установлено, что введение ФСГ в организм кастрированной самки не вызывает морфологических изменений в ее половом аппарате. При денервации гипофиза(нарушение нервных связей) его функции нарушаются/