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

9346. РЫНОК ЦЕННЫХ БУМАГ Словарь основных терминов и понятий 793 KB
  рынок ценных бумаг Словарь основных терминов и понятий А Аваль - вексельное поручительство, суть которого заключается в том, что какое-то лицо берет на себя ответственность за платеж по векселю одного или нескольких ответственных по векселю лиц...
9347. Стратегии эксплуатации оборудования 417 KB
  Стратегии эксплуатации оборудования Обслуживание по отказам. Основная стратегия до 50-х годов ХХ века. Суть стратегии состоит в том, что замена отказавших деталей осуществлялась только после отказа оборудования, выхода его из строя в случайные...
9349. ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА 540.5 KB
  ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА Среди важнейших видов промышленной продукции одно из главных мест занимают нефть, газ и продукты их переработки. До начала XVIII в. нефть, в основном, добывали из копанок, которые обсаживали плетнем. По мере накопления нефть вы...
9350. Вивчення загальних принципів побудови телефонних апаратів та дослідження їх роботи 41 KB
  Вивчення загальних принципів побудови телефонних апаратів та дослідження їх роботи Мета роботи: Вивчення принципів побудови телефонних апаратів та роботи їх в мережі. Експериментальне дослідження основних вузлів і параметрів телефонних апаратів. Отр...
9351. Возмездное оказание услуг 24.5 KB
  Возмездное оказание услуг. Понятие и виды обязательств по оказанию услуг. В соответствии с ГК услуги кА разновидность действий представляют собой вид объекта гражданских прав. Правила, содержащиеся в главе 39 ГК применяются к догов...
9352. Перевозка. Понятие и виды перевозок. Правовое регулирование 92 KB
  Перевозка. Понятие и виды перевозок. Правовое регулирование. Отношения по перевозки возникают при наличии потребителей территориальных перемещений объектов или людей с помощью транспортных средств. Будучи урегулированными нормами права, ...
9353. Транспортные экспедиции 47 KB
  Транспортные экспедиции. Понятие договора. По договору транспортной экспедиции одна сторона экспедитор обязуется за вознаграждение и за счет другой стороны (клиента - грузоотправитель или грузополучатель) выполнить или организовать опреде...
9354. Договор займа. Понятие и виды договора займа 36.5 KB
  Договор займа Понятие и виды договора займа ДЗ - договор в силу которого одна сторона займодавец (ЗД) передает другой стороне заемщику (ЗК) определенные признаками, а заемщик обязуется вернуть ту же сумму или равное количество других полученных...