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

28138. Правило Бугера-Вебера и “основной психофизический закон” Г.Т.Фехнера 36 KB
  Бугер пришел к выводу что величина едва заметного различия ЕЗР между двумя освещенностями непостоянна она возрастает пропорционально исходной освещенности: ΔL=kL. Другими словами отношение ЕЗР ΔL к исходному уровню освещенности есть величина постоянная; ΔL L= const. раз то и величина разностного порога ΔР = P1 Р2 повышалась в той же пропорции. Для веса в 200 граммов величина разностного порога составляла 6 граммов для 300 9 граммов и т.
28139. Понятие о психофизических шкалах. Основные методы психофизического шкалирования 530 KB
  Основные методы психофизического шкалирования. Методы психофизического шкалирования: 1. Методы воспроизведения и идентификации. Эти методы редко используются но имеют ценность для изучения кратковременной памяти так как позволяют оценить характер трансформации субъективного образа сигнала при его запечатлении и хранении.
28140. Интроспективная психология 40 KB
  Интроспекция лат. В качестве особого метода интроспекция была обоснована в работах Р. Виды интроспекции: аналитическая интроспекция; систематическая интроспекция; феноменологическое самонаблюдение. Человек в отличие от животных наделен разумной душой сознанием по отношению к которому применительна интроспекция.
28141. Европейский функционализм 44 KB
  Предметом психологии функционализм обозначает сознание и функционалистов не интересует строение сознания. Их интересуют два главных вопроса::Какова роль сознания психики в жизнедеятельности организмовУ истоков европейского функционализма стоял австрийский психолог Франц Брентано 18381917. Главной для новой психологии он считал проблему сознания. Для обозначения этого признака сознания Брентано предложил термин интенция .
28142. Американский функционализм 24 KB
  Не требует особых комментариев положение о том насколько существен для научной теории этот аспект анализа реальной работы производимой как внутри состава собственно психического акта так и в процессе его организующего воздействия на приспособление организма к среде и на активное преобразование последней. Стимул перестает быть независимым по отношению к организму и его реакции Объект становится производным от акта или функции. Дьюи выступал с резкой критикой детерминистической концепции рефлекторного акта в которой объект действия не...
28143. Методы психологии труда 173.5 KB
  ПТ пытается решить две основных макрозадачи: 1 повышение производительности и эффективности трудовой деятельности 2 гуманизация трудовой деятельности содействие развитию личности в ней. как регуляторов трудовой деятельности и их развития в деятельности. Изучение основных психических свойств субъекта трудовой деятельности и ее эффективности. Изучение проблемы мотивации трудовой деятельности.
28144. Виды и функции речи 61 KB
  Существуют различные виды речи: речь жестов и звуковая речь письменная и устная речь внутренняя и внешняя речь. Выделять виды речь можно по разным основаниям и благодаря этому подчеркиваются разные стороны речевой деятельности. В зависимости от выявленности речевой деятельности вовне различают внешнюю и внутреннюю речь. Это речь обращенная к другому человеку это речь для другого.