Общая структура переходного слоя плазма-твёрдое тело
Общая картина взаимодействия плазмы с ТТ несравненно сложнее, чем в газодинамике. Это связано как с большим числом компонент плазмы (электрические и магнитные поля, электроны, ионы, атомы и др.), так и с огромным многообразием форм вза- имодействий компонент друг с другом и с ТТ, а также и свойствами самих ТТ, которые не различаются в обычной газодинамике (диэлектрики, металлы, электроды и т.п.), но приводят к разным эффектам при взаимодействии с плазмой. Поэтому мы не будем пытаться дать достаточно общую классификацию переходных структур в области, прилегающих к ТТ, а ограничимся самыми общими характеристиками таких структур и рядом конкретных примеров. Прежде всего изобразим схему типа рис. 7.1.3 для системы "плазма-ТТ". Теперь в ней выделим семь подобластей, но главное здесь не в числе, а в содержании (рис. 7.1.4) подобластей III, IV, которые будем различать не моделями описания (они могут быть любыми (кинетическими и гидродинамическими)), а преобладающей ролью отдельных компонент в формировании структур в данных областях. А имен- но, к области III отнесем электронные структуры с масштабами — дебаевского и электронно-ларморовского радиусов; к области IV — структуры электронно- гидродинамических масштабов (типа скин-слоя) к областям Шг,п и V^n — структуры ион-атомных масштабов. Хотя области I и II сохраняют в целом тот же смысл, что и в газодинамике, но их функции становятся несравненно богаче. V IVe Щ,п III e Рис. 7.1.4. Характерный слои в пристеночной области плазмы: I — твёрдое тело; II — на- ружный слой ТТ; Ше — область электрон- ных структур дебаевского и электронного лар- моровского масштабов; Шеп — область структур электронно-атомных масштабов; IVe — струк- туры электронно-гидродинамических масштабов; IVi.n — область структур ионно-атомных масшта- бов; V — ядро потока Нужно подчеркнуть, что схема рис. 7.1.4 весьма идеальна, и во многих случаях указанные подобласти могут быть хитрым образом перемешаны. Кроме описанных выше явлений, в пристеночной области могут возникать раз- личного рода динамические структуры, которые отличаются высокой концентрацией энергии и относительной автономностью. Одни из них порождаются, например, скользящим сильноточным разрядом вдоль диэлектрика, как в импульсных эрозион- ных плазменных двигателях, другие наблюдаются при контрагировании разряда на электродах. Типичным примером структур второго типа являются катодные пятна дуг, горящих между холодными электродами (см. раздел 7.6). В первой части этой главы будут описаны основные процессы взаимодействия частиц плазмы с поверхностями ТТ, т.е. в подобласти П. Вторая часть посвящена пограничным слоям. Из-за большого числа разновидностей этих слоев основное внимание будет уделено электронным слоям в относительно редкой плазме (rjj,pe <C < А - столкновительный свободный пробег частиц). В третьей части описывается 7.1. Введение 351 ряд плазменных систем, в которых пристеночные процессы нетривиальны и играют большую роль в общей картине разряда. Выше мы говорили о влиянии стенок на процессы в плазме. Однако сами ТТ могут при этом подвергаться серьезной модификации, что находит все большее прикладное применение, о чем будет сказано в разделе 10.3. Здесь же, в п. 7.4.3, мы рассмотрим простую модель ионного ("катодного") распыления поверхностей быстрыми ионами и атомами. В конце главы будет коротко сказано о так называемой "пылевой плазме". Само название говорит о сути такой системы. Переходя к конкретным вопросам, связанным с данным кругом явлений, начнем с уточнения терминологии. Прежде всего, всю совокупность процессов, возникающих при взаимодействии потока со стенкой и расположенных между областями I и VI на рис. 7.1.4, мы будем называть пристеночными явлениями или процессами. Будем ниже говорить лишь о "собственных" пристеночных процессах, имея в виду процессы, разыгрывающиеся на расстояниях d <C D, где D — "диаметр" потока. Слово "собственно" там, где это не может привести к путанице, будем опускать. Среди собственно пристеночных процессов в первую очередь выделяются находя- щиеся в области II поверхностные явления, т. е. явления, которые происходят либо на самой поверхности стенки, либо на расстоянии от нее порядка нескольких атом- ных размеров. Эти явления очень разнообразны: распыление поверхностей быстрыми частицами, фото- и термоэмиссия, адсорбция, поверхностная ионизация, испарение и т.п. Между поверхностью и ядром потока лежит множество различных пограничных слоев, относящихся к областям III, IV, V. Они обязаны, как уже говорилось, харак- терным масштабам разных компонент плазмы.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Общая структура переходного слоя плазма-твёрдое тело» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
