а) і заряду частинок окису алюмінію (ріс.3.б) від вихідного змісту лужних атомів (атомів калію), полеченной в [18]. Лінії I і 2 відповідають розмірам r p частинок Al 2 O 3 . Штрихова лінія 3 визначає іонізацію в чисто газової плазмі з тими ж параметрами. Вона проведена для наочності дещо вище, оскільки для n A > 10 12 cм -3 практично зливається з лініями 1,2. Видно, що при малих концентраціях лужних атомів (n A <2 жовтня 8 см -3 ) частинки КДФ сприяють підвищенню концентрації електронів в газовій фазі по порівняно з чисто газовою системою в тих же умовах (при таких же температурі і парціальному тиску лужних атомів).
При більш високих концентраціях атомів лужної присадки виявляється деонізірующее вплив дисперсних частинок: їх заряд негативний і вони служать стоками електронів (ріс.3.б). Подальше підвищення концентрації легко іонізующей атомів приводить до зростання n e і його асимптотичному наближенню ("знизу") до залежності по Саха, тобто формулою (1.1.18). Незалежно від розміру заряд дисперсних частинок проходить через 0 при значенні n e = n s .
Перетворимо систему (1.3.3) до зручного для аналітичного розгляду увазі. З першого і четвертого рівнянь. Використовуючи друге і третє ур авненія (підставляємо вираз для n i у третє рівняння, з нього n e висловлюємо z і визначальні параметри системи K S , n p , n A ; підставляємо це співвідношення в ліву частину другого рівняння), остаточно одержуємо
(1.3.4)
Трансцендентне рівняння (1.3.4) щодо зарядового числа z дисперсної частинки в символічному вигляді запишемо так:
ОЁ (z) = 0 (1.3.5)
Рівняння (1.3.5) однозначно вирішує питання про іонізації частинок і газу в моделі, в якій не враховуються ефекти об'ємного заряду, які суттєво впливають на електрон-іонні процеси в плазмі. Як показують експерименти, негативні заряди частинок КДФ в плазмі з лужними присадками досить великі (z ≥ 10 4 ), що обмежує застосовність цієї моделі. За характером використовуваних фізичних припущень її слід віднести до класу ідеально-газових моделей.
В
2. Дебаєвський підхід моделювання гетерогенних кулонівських систем.
Моделі дебаєвсьного типу запозичують подання з теорії слабких електролітів Дебая - Хюнкеля [19]. Кожна частка КДФ, як і іон [19], поляризує своє оточення, що призводить до появи надмірної усередненого заряду в околиці виділеного (аналізованої частки КДФ), тобто до ефектів електростатичного екранування. Закон розподілу надлишкового заряду в околиці КЧ визначається больцманівських статистикою для концентрацій заряджених частинок в самоузгодженому електростатичному полі в системі координат частинки. Розподіл потенціалу П† і об'ємного заряду ПЃ (надлишкового заряду) підпорядковані рівнянням Пуассона. Спільно з законом збереження заряду для обсягу, зайнятого плазмою, а також больцманівських розподілами зарядів у полі частинки, воно становить замкнуту систему рівнянь для зарядового числа z виділеної КЧ.
2.1. Об'ємний заряд і потенціал у плазмозоле.
Розглянемо нескінченну середу, що містить ідентичні сферичні частинки КДФ, рівномірно розподілені в нейтральному газі з високим потенціалом іонізації (I q >> kT), T - температура газу і частинок. В результаті електростатичних взаємодій локальні концентрації електронів і дисперсних частинок в округа виділеної КЧ відрізняються від середніх за обсягом, і надмірна заряд поблизу КЧ (фактично усереднена за часом щільність електростатичного заряду середовища в системі координат КЧ) буде
(2.1.1)
де - радіус вектор точки, z - середній заряд КЧ, e - елементарний заряд.
В (2.1.1) передбачається, що всі частинки КДФ мають один і той же-заряд z.
Розподіл надлишкового заряду (2.1.1) і самоузгодженого потенціалу пов'язані рівнянням Пуассона
. (2.1.2)
електронейтральних молекули буферного газу, поляризуємо в полі КЧ, також вносять свій внесок у екранування. Тому в праву частину (2.1.2) повинна входити (у загальному випадку) діелектрична проникність. Однак, для розглянутих тисків (Р ~ 1 .... 10 МПа) 1 і не враховується. p> Оскільки система необмежена і в ній немає виділених напрямків, оператор Лапласа О” в (2.1.2) містить тільки радіальну частина, а функції точки - локальні концентрації електронів і частинок залежатимуть тільки від відстані. Інтегруючи рівняння (2.1.1) по всьому об'єму плазми, не який містить виділеної КЧ, для ізотропного випадку (сферично симетричний розподіл надлишкового заряду) отримуємо
...
