До сих пор мы говорили о процессах, происходящих непосредственно на поверх- ности диэлектрика или проводника, соприкасающегося с плазменным или ионным потоком. Теперь рассмотрим примеры ряда конкретных структур пограничных слоев, согласующих параметры на стенке с параметрами в потоке. В этом параграфе мы рассмотрим пограничные слои электронного масштаба и учтем динамику ионов только в той степени, которая существенна для понимания электронных слоев. Электронная компонента имеет три внутренних масштаба: деба- евский радиус г и и электронный ларморовский радиус ре, а также длину свободного пробега Ае О VTe VTe /7 Q 1 \ ГВ = , ре = . G.3.1) UJq UJ Кроме этих масштабов реально всегда присутствует еще один — масштаб системы или, точнее, масштаб неоднородности потока L. Для того чтобы можно было вообще говорить об электронных пограничных слоях как о квазиавтономных объектах, необходимо выполнение хотя бы одного из критериальных неравенств ^«1; ^«1; ^«1. G.3.2) Li Li Li При анализе конкретных ситуаций полезно знать отношение дебаевского радиуса к ларморовскому. Учитывая G.3.1), имеем rD ujHe 1 Я Ре ^0 с V 4ТГШП Стоящая справа величина есть отношение электронного аналога скорости Альфвена к скорости света. Как правило это отношение мало. Так даже при п = 1011 см~3 величина го < Ре, если Н < 103Э. Ниже будем считать, что rD < Ре- Наряду с тремя внутренними масштабными параметрами важным — во многих отношениях, является еще один параметр, который является своеобразным аналогом числа Маха, и который можно назвать "внешним" параметром слоя. Его естественно определить как отношение масштаба токовой скорости и± = j±/(en) поперёк слоя к тепловой скорости электронов Уте ~ сте. Назовем его в честь Бунемана и Будкера (см. п. 4.5.2) Бг^-параметром Ви = СТе 1) Во многих случаях приходится различать длины свободных пробегов по отношению к столкновениям разных типов, но здесь мы не будем уточнять смысл Ае. 7.3. Электронные пограничные слои 373 Итак, как видно, имеется не менее четырех существенных безразмерных парамет- ров, и, следовательно, многообразие пристеночных электронных слоев очень велико. Поэтому рассматриваемые ниже конкретные слои составляют малую часть существу- ющих вариантов слоев, и их выбор для этих параграфов во многом субъективен. Мы рассмотрим в данном параграфе только "бестоковые" слои (Ви —> 0). При- меры токовых слоев (приэлектродных) будут приведены в связи с конкретными системами — дуговыми и тлеющими разрядами, а также разрядами в коаксиальных ускорителях со сплошными электродами в п. 7.6.2 и п. 7.6.6. Кроме того, в данном параграфе мы будем пренебрегать объёмными столкнове- ниями. Таким образом рассматриваемые нами электронные слои будут характеризо- ваться дебаевским радиусом го и электронным ларморовским радиусом. Несмотря на сделанные достаточно жесткие ограничения, остаются три прин- ципиально разных класса слоев. Они различаются ориентацией Е- и Н-полей по отношению друг к другу и к "стенке". Рис. 7.3.1. Схема потоков вблизи ДС: хо — начальное положение электронов; fe\ — функ- ция распределения падающих электронов; /е2 — функция распределения упруго отраженных электронов; /ез — функция распределения вторично-эмиссионных электронов а) Если Н-поле отсутствует (точнее, мало, так что ре ^> г в) или Н||Е, то вблизи стенки возникает многократно уже упоминавшийся дебаевский слой (ДС), который может быть вблизи как диэлектрической, так и проводящей стенки (рис. 3.7.1). б) В случае, когда Н перпендикулярно стенке, а Е — параллельно ей: однород- ный слой может возникнуть только около диэлектрической стенки. Этот слой будем называть диффузным или "слоем пристеночной проводимости", так он порождает новую форму неоклассической проводимости, обязанную рассеянию электронов на стенке (рис. 7.3.5). в) Если Н параллельно стенке, а Е перпендикулярно ей, то возникает "дрейфовый слой", называемый часто слоем "магнитной изоляции". Модели слоев этого типа рассматривались в п. 4.3.3. Обычно он реализуется около проводников, по которым течёт ток, создающий касательное к поверхности магнитное поле (п. 7.3.3).
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Электронные пограничные слои» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
