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

74592. Отравляющие и сильнодействующие ядовитые вещества нервно-паралитического действия. Клиника, диагностика и лечение 126 KB
  Это объясняется следующими свойствами ФОВ: а высокой токсичностью в десятки раз и сотни превышающая токсичность старых ОВ ультраяды один вдох смертелен при концентрации 01 мг л. На тактическое использование ФОВ существенное влияние оказывают их физико-химические и токсические свойства. После возникновения клинической картины отравления смертельный исход наступает обычно быстрее чем при поражении другими ФОВ. Способы доставки ФОВ: авиабомбы артиллерийские химические снаряды мины фугасы специальные распылители...
74593. Отравляющие и сильнодействующие ядовитые вещества общеядовитого действия. Клиника 29.97 KB
  Физикохимические и токсические свойства синильной кислоты цианидов оксида углерода нитробензола серо водорода акрилнитрила динитроортокрезола и др. Некоторые органические соедине ния синильной кислоты употребляются в сельском хозяйстве в добывающей промышленности могут встречаться поражения людей этими соединениями. снарядами снаряженными смесью синильной кислоты и треххлористого мышьяка. синильной кислоты и хлорциана опасность синильной кислоты в полевых условиях оказалась не существенной изза низкой устойчивости ее паров в...
74594. Отравляющие и сильнодействующие ядовитые вещества удушающего действия. Клиника. Диагностика и лечение 35.16 KB
  Для клинической картины интоксикации этими ОВ типично развитие острого отека легких который и является основной причиной гибели пораженных. Газобаллонные пуски хлора предпринятые немецкими милитаристами 22 апреля 1915 года вызвали массовое поражение токсическим отеком легких. Военному врачу нужно быть готовым к оказанию помощи больным с токсическим отеком легких и в мирное время. ОВ удушающего действия фосген и дифосген вызывают развитие токсического отека легких без выраженных резорбтивных признаков.
74595. Отравляющие вещества раздражающего действия 23.47 KB
  Изучить патологию клинику и лечение поражений ОВ раздражающего действия. Рассмотреть медицинские средства профилактики оказания помощи и лечение поражений ОВ раздражающего действия. Бадюгина Материальное обеспечение: Таблицы по ОВ раздражающего действия.
74596. Отравляющие и сильнодействующие ядовитые вещества психотомиметического действия. Клиника, диагностика и лечение 71.5 KB
  Изучить патологию, клинику и лечение поражений ОВ психотомиметического действия. Изучить медицинские средства профилактики, оказания помощи и лечение поражений ОВ психотомиметического действия.
74597. Ядовитые технические жидкости 78 KB
  Знать токсикологическую характеристику ядовитых технических жидкостей. Знать медицинские средства профилактики, оказания помощи и лечение поражений ядовитыми техническими жидкостями.