диэлектронная рекомбинация

ДИЭЛЕКТРОННАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ - процесс рекомбинации ионов и электронов в плазме, связанный с образованием промежуточных автоионизационных состояний. Процесс происходит в две стадии:

На первой - падающий электрон (е) возбуждает рекомбинирующий ион (Z - кратность иона, - набор квантовых чисел его нач. состояния, п, l - квантовые числа присоединенного электрона) и образуется промежуточное автоионизац. состояние иона с кратностью на единицу меньше и квантовыми числами . На второй стадии происходит распад автоионизац. состояния. Если в результате распада излучается фотон с энергией и получается обычное стационарное состояние иона . nl (показано одинарной стрелкой), то произошла рекомбинация, если же в результате распада получится снова свободный электрон и ион в состоянии (показано двойной стрелкой), то произошло резонансное рассеяние (упругое, если , и неупругое в противном случае).

Впервые на важность процесса Д. р. было указано А Берджессом [1, 2] Д. р. играет определяющую роль в ионизационном равновесии многозарядных ионов в горячей разреженной плазме ряда астрофиз. объектов (короны звезд, остатки вспышек сверхновых и др.) и лаб. установок (типа "Токамак", "Стелларатор" и др.).

Д. р. имеет след. осн. особенности 1)Так же, как и для фоторекомбинации, число актов Д. р. в единицу времени в единице объема N пропорц. плотности рекомбинирующих ионов N_Z и первой степени электронной плотности N_e (в отличие от трехчастичной рекомбинации, пропорц. ): , где - скорость Д. р. 2) Процесс Д. р. связан с возбуждением электронов рекомбинирующего иона, поэтому Д. р. принципиально невозможна для голых ядер. T. к. обычно потенциал возбуждения существенно больше kT(T - темп-pa плазмы), то число максвелловских электронов с энергией больше потенциала возбуждения мало и скорость Д. р. экспоненциально зависит от T. 3) Осн. вклад в Д. р. дают, как правило, состояния с большими квантовыми числами (п, l). Эти состояния легко разрушаются столкновениями с заряж. частицами, полем внеш. излучения и др. факторами, поэтому скорость Д. р. имеет значительно более сильную зависимость от параметров плазмы, чем, напр., скорость фоторекомбинации. 4) Излучаемые в процессе Д. р. кванты имеют строго определенные значения энергии, равные энергии перехода в ионе . Соответствующие им спектральные линии наз. диэлектронными сателлитами.

Гл. трудность в расчете скорости Д. р. состоит в необходимости учета большого числа промежуточных состояний. Для приложений скорость Д. р. обычно аппроксимируют выражением:

Параметры В и , вообще говоря, должны рассчитываться индивидуально для каждого иона, Ry=13,6 эВ - единица Ридберга для энергии. Подробная теория Д. р., включая ф-лы для расчета параметров В, и их значения для нек-рых типов ионов, приведена в [2]. Часто используют полуэмпирич. ф-лу:

где -соответственно энергия и сила осциллятора перехода .

Лит. 1) Burgess A., A general formula for the estimation of dielectronic recombination coefficients in low density plasmas, "Astrophys J ", 1965, v 141, p 1588; 2)BurgessA, Dielectrome recombination and the temperature of the solar corona, "Astrophys J ", 1964, v 139, p 776, 3)Вайнштейн Л. A.,Cобельман И. И.,Юков Е. А., Возбуждение атомов и уширение спектральных линий, M , 1979 И Л Бейгман.

   <<      Предметный указатель      >>