ступенчатая ионизация

СТУПЕНЧАТАЯ ИОНИЗАЦИЯ - один из осн. механизмов образования заряженных частиц в плазме, электронная темп-pa к-рой Т_е много меньше потенциала ионизации атома / (т. е. kT_e<<I). Образование заряж. частиц происходит в результате серии последоват. неупругих соударений свободных электронов с атомом, так что при каждом из таких соударений потенц. энергия атома изменяется на величину, меньшую I. Роль С. и. в балансе заряж. частиц в плазме существенна при условии, если разрушение возбуждённых атомов связано с неупругими электрон-атомными столкновениями, а спонтанное излучение не является определяющим. Это условие выполняется при достаточно высоких значениях плотности электронов N_e10¹³ см^-3. При С. и. валентный электрон атома испытывает многократные связанно-связанные переходы под действием соударений и проводит осн. время на высоковозбуждённых уровнях с энергией связи порядка ~kT_e. При больших плотностях N_e, когда роль спонтанного излучения пренебрежимо мала, характер С. и. слабо чувствителен к сорту атома, а константа С. и. К_i с хорошей точностью описывается выражением

к-рое связано с константой обратного процесса (тройной рекомбинацией)принципом детального равновесия. Здесь т, е - масса и заряд электрона, Т_е даётся в энергетич. единицах, g_e, g_a, g_i-статистич. веса электрона, атома и иона соответственно, а безразмерный коэф. А, слабо зависящий от сорта атома, равен А = 4b0,5. Значения константы С. и., вычисленные без учёта спонтанного излучения на основании (*), при Т_е = 0,1I равны 4,4^.10^-10 см³/с для Не, 3,5•10^-9 см³/с для Хе, 2,7•10^-8 см³/с для Cs. Учёт спонтанного излучения требует использования численных методов для расчёта константы С. и. Результаты подобных расчётов чувствительны к модели, применяемой при нахождении констант столкновит. переходов между возбуждёнными состояниями атомов. С. и. играет значит. роль в балансе заряж. частиц плазмы дугового разряда, фоторезонансной плазмы, пучковой плазмы высокого давления и др. Лит.: Биберман Л. М., Воробьев В. С., Якубов И. Т., Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы, М., 1982.

А. В. Елецкий.

   <<      Предметный указатель      >>