Rambler's Top100Astronet    
  по текстам   по ключевым словам   в глоссарии   по сайтам   перевод   по каталогу
 
На сайте
Астрометрия
Астрономические инструменты
Астрономическое образование
Астрофизика
История астрономии
Космонавтика, исследование космоса
Любительская астрономия
Планеты и Солнечная система
Солнце

Амбиполярная диффузия
15.08.2001 0:00 |

(от лат. ambo - оба и греч. polos - ось, полюс).

Совместный диффузионный перенос электронов и ионов в направлении уменьшения их концентрации, при котором в каждой точке объема плазмы электронный и ионный потоки $\Gamma_e$ и $\Gamma_i$ равны или могут отличаться лишь на одну и ту же постоянную величину: $\Gamma_e=\Gamma_i+\Gamma_0$ ($\Gamma_0$=const, т. н. сквозной поток). Простейший случай амбиполярной диффузии слабоионизованной плазмы (в которой столкновения заряженных частиц несущественны) в цилиндрической трубке в отсутствие магнитного поля был рассмотрен немецким физиком В. Шоттки (W. Schottky, 1924). Вследствие различия коэффициентов диффузии электронов и ионов компоненты всегда стремятся разделиться во всем объеме и на стенке возникает объемный заряд. В отсутствие магнитного поля коэффициент диффузии электронов De много больше ионного Di - и стенки заряжаются отрицательно. Однако уже слабое разделение зарядов приводит к появлению электрического поля (т. н. самосогласованного амбиполярного поля), препятствующего дальнейшему разделению. Самосогласованное электрическое поле запирает электроны и ускоряет ионы таким образом, чтобы их диффузионные потоки были равны. Коэффициент амбиполярной диффузии определяется коэффициентом диффузии более медленной компоненты. В отсутствие магнитного поля или вдоль магнитного поля (при его наличии) коэффициент амбиполярной диффузии $D_{А\parallel}$, как показывает расчет, примерно равен
$D_{А\parallel}=(1+{\displaystyle T_e\over\displaystyle T_i})D_{i\parallel}$,

где $T_e$ и $T_i$ - температуры электронной и ионной компонент. Второй член в этой формуле - результат ускорения переноса ионов амбиполярным полем вследствие их полевой подвижности. Т. о., амбиполярная диффузия - смесь истинно диффузного потока с полевыми потоками. В случае диффузии поперек магнитного поля для слабоионизованной плазмы коэффициент диффузии ионов $D_{i\bot}$. значительно больше коэффициента диффузии электронов $D_{e\bot}$. и коэффициент амбиполярной диффузии $D_{A\bot}$, определяется диффузией электронов:
$D_{A\bot}=(1+{\displaystyle T_i\over\displaystyle T_e})D_{e\bot}$.

В полностью ионизованной плазме классическая поперечная диффузия электронов и ионов в двухкомпонентной плазме определяется их трением между собой, что автоматически обеспечивает равенство потоков (т. е. $D_{e\bot}=D_{i\bot}$). Диффузия плазмы редко бывает амбиполярной, в большинстве случаев возникают отклонения из-за пространственной анизотропии коэффициента переноса для каждой из компонент, т. к. для сохранения квазинейтральности элементов объема плазмы необходимо лишь равенство дивергенций потоков: div$\Gamma_e$=div$\Gamma_i$. Например, в случае диффузии слабоионизованной плазмы в замкнутой металлической камере (l - длина, a - радиус), помещенной в сильное однородное магнитное поле H (рис.), выполняется условие $D_{e\parallel}\gg D_{i\parallel}\gg D_{i\bot}\gg D_{e\bot}$. При конечной длине камеры подвижные вдоль магнитного поля Н электроны компонент слабо стремятся уйти на торцевые стенки сосуда. Ионы имеют больший, чем электроны, поперечный коэффициент диффузии и сравнительно легко попадают на боковую стенку прибора. В результате в объеме плазмы все время возникает вихревой электрический ток J. Он легко замыкается по металлической поверхности камеры. Диффузия перестает быть амбиполярной, скорость ее определяется большими коэффициентами ($D_{e\parallel}$, или $D_{i\bot}$). Аналогичный эффект может иметь место в безграничной плазме в процессе расплывания ее неоднородностей. При этом роль поверхности играет основная "фоновая" плазма. Эти явления часто называют эффектами "короткого замыкания". Они могут существенно уменьшать время жизни плазмы и изменять динамику возмущений в ней.

Амбиполярная диффузия имеет место также в жидкостях (электролитах), при наличии градиента концентрации электролита, в полупроводниках, обладающих свободными носителями зарядов. Амбиполярная диффузия является одним из процессов, обусловливающих энергетические потери в электрических зарядах в газе, например, в тлеющем разряде.

Глоссарий Astronet.ru


Публикации с ключевыми словами: Плазма - диффузия - амбиполярная диффузия
Публикации со словами: Плазма - диффузия - амбиполярная диффузия
Карта смысловых связей для термина АМБИПОЛЯРНАЯ ДИФФУЗИЯ
См. также:
Все публикации на ту же тему >>

Оценка: 2.8 [голосов: 94]
 
О рейтинге
Версия для печати Распечатать

Астронет | Научная сеть | ГАИШ МГУ | Поиск по МГУ | О проекте | Авторам

Комментарии, вопросы? Пишите: info@astronet.ru или сюда

Rambler's Top100 Яндекс цитирования