Влияние неупругих столкновений на релаксацию энергии пучка быстрых электронов в воздухе

В. С. Сухомлинов, А. С. Мустафаев

Аннотация


Работа посвящена разработке аналитической теории для расчета пространственного распределения энерговыделения при распространении пучка быстрых электронов в газе (в частности, в воздухе) с учетом неупругого взаимодействия. Рассматриваются энергии электронов 1-100 кэВ. На основании анализа данных о сечениях упругого и неупругого взаимодействия электронов с молекулами газов, содержащихся в воздухе, делается вывод о том, что неупругое взаимодействие, в основном, приводит к релаксации энергии, а упругое –
к релаксации импульса. При решении кинетического уравнения Больцмана для электронов используется модельное сечение неупругих столкновений электронов с молекулами, которое обеспечивает хорошее описание экспериментально найденной энергетической зависимости массовой тормозной способности электронов. Полученные результаты для зависимости средней энергии электронов от числа неупругих столкновений находятся в хорошем соответствии с расчетами по методу разложения функции распределения по числам столкновений и решению аналогичной задачи методом Монте-Карло. 


Ключевые слова


взаимодействие пучка электронов с энергией 1-100 кэВ с плазмой; упругое и неупругое взаимодействие; релаксация энергии; релаксация импульса; кинетическое уравнение Больцмана; численное моделирование методом Монте-Карло

Полный текст:

PDF

Литература


Абрамовиц М. Справочник по специальным функциям / М.Абрамовиц, И.Стиган. М.: Наука, 1979. 830 с.

Аккерман А.Ф. Моделирование траекторий заряженных частиц в веществе. М.: Энергоатомиздат, 1991. 200 с.

Бейтмен Г. Таблицы интегральных преобразований / Г.Бейтмен, А.Эрдейи. М.: Наука, 1969. Т.1. 343 с.

Кольчужкин А.М. Введение в теорию прохождения частиц через вещество / А.М.Кольчужкин, В.В.Учайкин. М.: Атомиздат, 1978. 255 с.

Kopн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г.Kopн, T.Kopн. М.: Наука, 1974. 831 с.

Марчук Г.И. Методы расчета ядерных реакторов. М.: Госатомиздат, 1961. 667 с.

Berger E. Stopping powers for electrons and positrons // International Commission on Radiation Units and Measurements. Maryland. 1984. Vol.37. P.42-45.

E-beam Sustained Low Power Budget Air plasma / P.Palm, E.Plonjes, I.V.Adamovich, J.W.Rich // AIAA Paper. 2002. P.0637-0642.

Fraishtadt V.L. Use of MHD System in Hipersonic Aircraft / V.L.Fraishtadt, A.L.Kuranov, E.G.Sheikin // Technical Physiсs. 1998. Vol.43. P.1309-1314.

Kuranov A.L. Magnetohydrodynamic Control on Hipersonic Aircraft under AJAX Concept / A.L.Kuranov, E.G.Sheikin // Juornal of Spasecraft and Rockets. 2003. Vol.40. N 2. P.174-182.

Maurizio D. Secondary electron emission yield calculation performed using two different Monte Carlo strategies // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2011. P.1668-1671.

Mayol R.R. Total and transport cross section for elastic scatterig of electrons by atoms / R.R.Mayol, F.Salvat // Atomuc Data and Nuclear Data Tables. 1997. Vol.65. N 21. P.55-154.

O’Macheret S.O. External Supersonic Flow and Scramjet Intel Control By MHD with Electron Beam Ionization / S.O.O’Macheret, M.N.Shnieder, R.B.Miles // AIAA Paper. 2001. P.0492-0498.

Park C. Theoretical Performance of a Magnetohydrodynamic-Bepass Scramjet Engine whith Nonequlibrium Ionization / C.Park, D.W.Bogdanoff, U.B.Mehta //Juornal of Propulsion and Power. 2003. Vol.19. N 4. P.529-537.

Sheikin E.G. Calculation of Space Disribution of Energy Deposited by E-Beam for Flow Control Applications / E.G.Sheikin, V.S.Sukhomlinov // AIAA Paper. 2006. P.1369.

Sheikin E.G. MHD Control in Hipersonic Aircraft / E.G.Sheikin, A.L.Kuranov // AIAA Paper. 2005. P.1335-1339.

Sheikin E.G. The effective differential cross section for elastic scattering of electrons by atoms and its use for Monte Carlo simulation of electron passage through matter // Phys. Scr. 2010. Vol.81. P.045702-045710.

Sheikin E.G. The effective differential cross section for inelastic energy loss of electrons in matter // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2014. P.1-7.




DOI: http://dx.doi.org/10.18454/pmi.2016.3.392

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.