Рассмотрев основные особенности трансформационных процессов и их описания перейдем к расчёту конкретных характеристик ряда плазмодинамических систем. Конкретные расчёты с детальным учётом структуры коэффициентов поглощения очень громоздки. Поэтому здесь мы - за исключением одного примера (ударных волн) — ограничимся рассмотрением простых моделей. 6.6. Радиационная цена иона в корональной модели 315 Начнем с оценки "радиационной цены иона" sr — минимально необходимых при данных п, Те и степени прозрачности объёма энергетических затрат на образование одного иона 0. Величина Sr определяется работой ионизации el и неизбежными потерями на излучение: eR = eI + R. F.6.1) Получение выражения для sr в общем случае требует решения самосогласован- ной задачи о динамике нейтральных атомов, ионов, электронов и переносе излучения, о чем говорилось в предыдущих параграфах. Здесь же мы получим формулы для sr в случае коронального равновесия по возбуждениям. Излучение предполагается не запертым (кЬ < 1). Иными словами, в данном случае электроны сталкиваются с невозбуждёнными атомами, а всякое неупругое столкновение приводит либо к ионизации атома, либо к его возбуждению с основного уровня на уровень к и последующему испусканию фотона с энергией Tiuiok — Er — Eq. Нетрудно видеть, что в этих условиях 1 N ef] =el + г Y, Тшок ЫУе) • F.6.2) \°~HOHVe) ^ Здесь N — число "возбуждаемых" уровней. Часто это первый возбуждённый уровень. Входящие в F.6.2) сечения могут быть определены, например, по формуле F.2.3) Формула F.6.2) следует из простых рассуждений. Действительно, пусть все N уровней возбуждаются из основного состояния и для каждого уровня известен коэффициент перехода (ave)Ok. Тогда вероятность возбуждения fc-ro уровня будет P^. F-6.3) Е М(И Аналогично вероятность ионизации равна q Е Мог То, что суммирование идет не до N, а до N + 1 связано с учётом ионизации. Отсюда следует выражение F.5.8) для радиационных потерь на один акт ионизации N R=^ Добавив к R потенциал ионизации /, получим формулу F.5.8). Величина Sr через cfqi существенно зависит от вида /е и, в первую очередь, от средней энергии электронов. В простейшем случае, когда /е является максвеллов- ской, представление о величине Sr даёт таблица 6.9. Отсюда видно, что если Те достаточно велика (^ 10эВ), то sr ~ 20эВ. Эта величина является весьма разумной оценкой для реальных условий в системах, где плотность нейтральных атомов мала 1) Реальная цена иона ?о, как правило, значительно больше sr. Это объясняется потерями ионов и электронов на стенках, теплопроводностью компонент плазмы, затратами на нагрев вспомогательных элементов и т. п. 316 Гл. 6. Плазменные процессы с трансформацией частиц и излучением (~ 1013см 3), а электронная температура порядка указанной выше. Однако для оптически прозрачных систем с низкой Те цена иона существенно превосходит потенциал ионизации. Таблица 6.9 Элемент, /, эВ Li, 5,4 Cs, 3,9 Hg, 10,4 Т= 1эВ 1330 150 1167 Т = ЗэВ 61 23 100 Т = 5эВ 36 20 39 Т= 10эВ 26 17 25 Т= 15эВ 24 17,5 21 Т = 30эВ 23 19 18 В системах с плотным газом необходимо учитывать запирание излучения и столк- новения электронов с радиационно-возбуждёнными атомами. В результате величина Sr при не слишком низких Те приближается к /.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Радиационная цена иона в корональной модели» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
