Функция распределения ионов при произвольном электрическом поле в плазме
Об авторах
- 1 — д-р физ.-мат. наук профессор Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
- 2 — д-р физ.-мат. наук доцент Санкт-Петербургский государственный университет
Аннотация
При произвольной величине электрического поля методом плоского одностороннего зонда впервые измерена функция распределения ионов по энергиям и направлениям движения для He+ в He и Ar+ в Ar. Эксперимент выполнен в условиях, когда скорость иона, приобретаемая им на длине свободного пробега, равна и больше средней тепловой скорости атомов и когда доминирующим процессом в плазме является резонансная перезарядка. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что в плазме самостоятельного газового разряда даже при умеренных полях, когда параметр E/P » 10¸20 В/(см·мм рт.ст.), функция распределения ионов может обладать заметной анизотропией и сильно отличаться от максвелловского распределения.
Область исследования:
Горное дело
Ключевые слова:
функция распределения ионов
зондовая диагностика плазмы
метод плоского одностороннего зонда
анизотропная плазма
плазменные нанотехнологии
кинетическое уравнение Больцмана
амбиполярное поле
максвелловская функция распределения
Литература
- Голант В.Е. Основы физики плазмы / В.Е.Голант, А.П.Жилинский, С.А.Сахаров: М.: Атомиздат, 1977. 150 с.
- Демидов В.И. Зондовые методы исследования низкотемпературной плазмы / В.И.Демидов, Н.Б.Колоколов, А.А.Кудрявцев. М.: Энергоатомиздат, 1996. 237 с.
- Иванов Ю.А. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии / Ю.А.Иванов, Ю.А.Лебедев, Л.С.Полак. М.: Наука, 1981. 144 с.
- Иванов Ю.А. Энергетическое распределение электронов в низкотемпературной плазме/ Ю.А.Иванов, Л.С.Полак; Под ред. Б.М.Смирнова // Химия плазмы. М.: Атомиздат. 1975. Вып.2. С.161-198.
- Каган Ю.М. О движении положительных ионов в собственном газе / Ю.М.Каган, В.И.Перель // Доклады Академии наук СССР. 1954. Т.98. С.575-581.
- Каган Ю.М. О теории зондов Лэнгмюра / Ю.М.Каган, В.И.Перель // Журнал экспериментальной и теорети-ческой физики. 1955. Т.29. С.411-450.
- Лапшин В.Ф. Метод плоского одностороннего зонда для диагностики анизотропной плазмы / В.Ф.Лапшин, А.С.Мустафаев // Журнал технической физики. 1989. Т.59. № 2. С.35-45.
- Лебедев Ю.А. Электрические зонды в плазме пониженного давления (URL: www.plasma.karelia.ru›pub/fntp/Lebedev.pdf ).
- Мустафаев А.С. Динамика электронных пучков в плазме // Журнал технической физики. 2001. Т.71. С.111-121.
- Мустафаев А.С. Зондовая диагностика анизотропной функции распределения электронов в плазме / А.С.Мустафаев, А.Ю.Грабовский // Теплофизика высоких температур. 2012. Т 50. № 6. С.841-850.
- Мустафаев А.С. Зондовые измерения электронной функции распределения в неравновесной плазме / А.С.Мустафаев, А.П.Мезенцев, В.Я.Симонов // Журнал технической физики. 1984. Т.54. С.2153-2161.
- Мустафаев А.С. Пучковая неустойчивость плазмы послесвечения инертных газов // Журнал технической физики. 2004. Т.74. № 9. С.120-121.
- Мустафаев А.С. Функция распределения электронов в анизотропной плазме / Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». СПб, 2013. 135 с.
- Мустафаев А.С. Экспериментальное и теоретическое определение сильно анизотропной функции распределения ионов по скоростям в плазме собственного газа при больших полях / А.С.Мустафаев, В.С.Сухомлинов, М.А.Аинов // Журнал технической физики. 2015. Т.85. Вып.12. С.45-55.
- Мустафаев А.С. Электронно-поляризационное исследование фукции распределения электронов в анизотропной плазме / А.С.Мустафаев, И.Б.Мовчан, А.П.Мезенцев // Журнал технической физики. 2000. Т.70. № 11. С.24-30.
- Овсянников А.А. Диагностика низкотемпературной плазмы / А.А.Овсянников, В.А.Энгельшт, Ю.А.Лебедев. Новосибирск: Наука, 1994. 483 с.
- Перель В.И. Вычисление скорости дрейфа ионов в собственном газе // Журнал экспериментальной и теоре-тической физики. 1957. Т.32. С.526-534.
- Сена Л.А. Столкновения электронов и ионов с атомами газа // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1946. Т.16. С.734-741.
- Смирнов Б.М. Подвижность ионов в собственном газе // Журнал технической физики. 1966. Т.36. С.75-103.
- Сравнение на основе аппаратных функций различных зондовых методов измерения энергетического распределения электронов в плазме / Л.М.Волкова, В.И.Демидов, Н.Б.Колоколов, Е.А.Кралькина // Теплофизика высоких температур. 1984. Т.22. № 4. С.757-766.
- Фок В.А. О движении ионов в плазме // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1948. Т.18. С.134-145.
- Фриш С.Э. Спектроскопическое изучение движения ионов в плазме / С.Э.Фриш, Ю.М.Каган // Журнал экс-периментальной и теоретической физики. 1947. Т.17. С.577-582.
- Эндер А.Я. Кинетика ионов в нейтральном газе при резком включении электрического поля. Ч.1. CEM-модель / А.Я.Эндер, И.А.Эндер // Журнал технической физики. 2010. Т.80. Вып.2. С.8-17.
- Эндер А.Я. Кинетика ионов в нейтральном газе при резком включении электрического поля. Ч.2. Различные модели взаимодействия / А.Я.Эндер, И.А.Эндер // Журнал технической физики. 2010. Т.80. Вып.2. С.18-28.
- Berger E. The determination of electron energy distributions in discharges with secondary plasma parts / E.Berger, A.Heisen // J. Phys.D: Appl. Phys. 1975. Vol.8. Р.629-634.
- Bhatnagar P.L. A Model for Collision Processes in Gases. I. Small Amplitude Processes in Charged and Neutral One-Component Systems / P.L.Bhatnagar, E.P.Gross and M.Krook // Phys. Rev. 1954. Vol.94. P.511-518.
- Comparison of measurements and particle-in-cell simulations of ion energy distribution functions in a capacitively coupled radio-frequency discharge/ D.O’Connell, A.R.Zorat, A.R.Ellingboe, M.M.Turner // Physics of Plasmas. 2007. Vol.14. P.103510-103517.
- Demidov V.A. Probe measurements of electron-energy distributions in plasmas: what can we measure and how can we achieve reliable results? / V.A.Demidov, V.I.Godyak // J.Phys. D: Appl. Phys. 2011. Vol.44. Р.233001-233009.
- Else D. On the reliability of the Bhatnagar–Gross–Krook collision model in weakly ionized plasmas / D.Else, R.Kompaneets and S.V.Vladimirov // Physics of Plasmas. 2009. Vol.16. P.62106-62118.
- Israel D. Charge exchange collisions and the ion velocity distribition at the electrode of low pressure capacitive RFdischarges / D.Israel, K.-U.Riemann, L.Tsendin // Journal of Applied Physics. 2006. Vol.99. P.093303-093308.
- Langmuir I. The Theory of Collectors in Gaseous Discharges / I.Langmuir, H.M.Mott-Smith // Phys. Rev. 1926. Vol.28. Р.723-727.
- Larry A.Viehland. Gaseous lon mobility in electric fields of arbitrary strength / A.Viehland Larry, E.A.Mason // Annals of Physics. 1975. Vol.91. P.499-506.
- Mustafaev A.S. Probe Method for Investigation of Anisotropic EVDF. Electron Kinetics and Applications of Glow Discharges. [ed.] L.Tsendin, U.Kortshagen. N.Y.–London: Plenum Press: NATO Int. Sci. Session. 1998. Vol.367. Р.531-534.
- Phelps A.V. Cross Sections and Swarm Coefficients for Nitrogen Ions and Neutrals in N2 and Argon Ions and Neutrals in Ar for Energies from 0,1 eV to 10 keV // Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1991. Vol.20. Р.557-561.
- Recent advances in the application of Boltzmann equation and fluid equation methods to charged particle transport in non-equilibrium plasmas / R.D.White, R.E.Robson, S.Dujko, P.Nicoletopoulos, B Li // Journal of Physics D: Applied Physics. 2009. Vol.42. P.194001-194007.
- Reconstruction of ion energy distribution function in a capacitive RF discharge / W.C.Chen, X.M.Zhu, S.Zhang, Y.K.Pu // Applied Physics Letters. 2009. Vol.94. P.211503-211509.
- Swift J.D. Electrical Probes for Plasma Diagnostics / J.D.Swift, M.J.R.Schwar // London: Iliffe Books. 1970. P.172-178.
Похожие статьи
Исследование сырья и продуктов термической переработки горючих сланцев
2016 Н. К. Кондрашева, С. Н. Салтыкова
Активационное кучное выщелачивание дисперсного золота из малосульфидных руд
2016 А. Г. Секисов, Ю. И. Рубцов, А. Ю. Лавров