релаксация компонент плазмы

РЕЛАКСАЦИЯ КОМПОНЕНТ ПЛАЗМЫ - процесс изменения функций распределения заряж. частиц в плазме за счёт столкновений при стремлении их к равновесию термодинамическому, приводящий к установлению максвелловского распределения.

В простой полностью ионизованной плазме, состоящей из электронов и ионов одного сорта, времена обмена импульсом и энергией при куло-новских столкновениях частиц одного знака между собой и с др. частицами существенно различны. Времена обмена импульсом и энергией при столкновениях одинаковых частиц есть величины одного порядка и даются выражением:

где- кулоновский логарифм, Z_j - зарядовое число, n_j - концентрация,- темп-pa. При этом для сравнимых темп-ррелаксация импульса и энергии электронов происходит значительно быстрее:

. Передача импульса при столкновениях электронов с ионами характеризуется временем

а обмен энергиями происходит за значительно большее время Поэтому часто встречается ситуация, когда распределения электронов и ионов близки к максвелловским, но т. е. плазма двухтемпературная (частичное равновесие).

В слабоионизованной плазме время релаксации импульса электронов при столкновениях с атомами где- частота столкновений, а время релаксации энергии при упругих столкновениях Неупругие столкновения могут приводить к гораздо более быстрой релаксации распределения электронов в нек-рых областях энергии. Так, напр., в газовых разрядах электроны с энергией, превышающей первый потенциал возбуждения, релак-сируют по энергии быстрее, чем тепловые, для к-рых характерное время есть

Релаксация пучка пробных частиц в полностью ионизованной плазме описывается Фокке-ра - Планка уравнением. При этом происходит как торможение пучка за счёт динамич. трения, так и размытие пучка по скоростям - диффузия в пространстве скоростей. Для быстрых частиц время релаксации определяется их энергией, поэтому хвосты ф-ций распределения релаксируют значительно медленнее, чем тепловые частицы. Торможение и рассеяние пучка быстрых электронов с энергией происходит как на ионах, так и на электронах практически с одним и тем же характерным временем

Ионы же с очень большой энергией тормозятся на электронах с характерным временем почти не рассеиваясь. В обратном случае релаксация пучка ионов по энергии и по импульсу происходит за счёт ион-ионных столкновений со временем

В плазме с редкими столкновениями релаксация пучка может происходить гораздо быстрее, чем столк-новительная, за счёт генерации волн в результате развития пучковой неустойчивости и последующего торможения и рассеяния частиц на возникающих при этом волнах.

Лит.: Трубников Б. А., Столкновения частиц в полностью ионизованной плазме, в сб.: Вопросы теории плазмы, в. 1, М., 1963; Хинтон Ф., Явления переноса в столкнови-тельной плазме, пер. с англ., в кн.: Основы физики плазмы, т. 1, М., 1983. В. А. Рожанский, Л. Д. Цендин.

   <<      Предметный указатель      >>