Расчёт средней длины свободного пробега иона

Определение средней скорости ионов  в указанных точках:

 

 

Определение Кулоновского логарифма для иона:

Определение сечений ион - ион столкновений:

 

Определение частот ион-ионных столкновений:

 

 

    Определение сечения рассеяния иона на нейтральном атоме:

 

 

 

    Определение частот рассеяния иона на нейтральном атоме:

 

 

Определение сечения перезарядки:

 

Определение частоты перезарядки:

 

 

 

Полное значение частоты для иона будет складываться из суммы всех частот, в которых участвует ион:

 

    Определение длины свободного пробега иона:

 

 

Расчёт средней длины свободного пробега нейтрального атома

 

Полное значение частоты соударений для нейтрального атома будет складываться из суммы всех частот, в которых он участвует:

 

Определение длины свободного пробега нейтрального атома:

 

Определение длины свободного пробега ионизации нейтрального атома:

 

Расчет циклотронной частоты

Для электрона:

 

 

 

Для иона:

 

 

 

Расчет высот циклоид

Для электрона:

 

 

Для иона:

 

 

 

Расчет параметра Холла

Для электрона:

 

 

Для иона:

 

 

Расчет радиуса Дебая

 

Расчет плазменной частоты

 

 

 

Таблицы рассчитанных значений:

 

Таблица 3.1 – Сечения соударений

	1	2	3

        

Таблица 3.2 – Частоты соударений

Соударения	Частоты	Точки
		1	2	3
n-n
e-i
e-e
Ионизация
e-n
i-i
i-n
Перезарядка

 

Таблица 3.3 – Длины свободного пробега

	1	2	3
, м	0,339	0,274	0,339
, м
, м

 

Таблица 3.4 – Циклотронные радиусы и высоты циклоид

	1	2	3
, м
, м

 

Таблица 3.5 – Параметры Холла

	1	2	3
		455,032	308,549
	0,029

 

Таблица 3.6 – Радиус Дебая и плазменная частота

	1	2	3
	2,882	2,353	2,882

 

 

Заключение

В результате анализа полученных данных сделаны следующие выводы:

1. Наибольший вклад в частоту соударений ионов вносят соударения ион-нейтрал и резонансная перезарядка.

2. Наибольший вклад в частоту соударений электронов вносят соударения электрон-нейтрал.

3. Параметры Холла для ионов и электронов выполняются во всех точках и удовлетворяют условиям работы двигателя.

4. Высота циклоиды электрона значительно меньше длины его свободного пробега во всех трех точках.

5. Длина ускорительного канала ­ L оказалась меньше длины свободного пробега иона.

 

 

Список использованной литературы:

1. Райзер Ю.П. Физика газового разряда: учеб. Руководство: Для вузов – М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. лит. 1992 – 563с.

2. С.Д. Гришин, Л.В Лесков, Н.П. Козлов «Электрические ракетные двигатели» 1975 г.

3. С.Д. Гришин, Л.В Лесков «Электрические ракетные двигатели космических аппаратов» 1989 г.

4. А.С. Архипов, В.П Ким, Е.К. Сидоренко «стационарные плазменные двигатели Морозова» 2012 г.

5. К. Шимони «Физическая электроника» 1972 г.

6. Ю.С. Протасов С.Н. Чувашев «Физическая электроника газоразрядных устройств» 1993 г.

7. Н.В. Белан, В.П. Ким «Методика инженерного расчета стационарных плазменных двигателей» 1980 г.

8. Марахтанов М.К. Курс лекций по дисциплине «Плазмодинамика», Москва, МГТУ им. Н.Э Баумана, 2017

 

 

, м
, м

Рисунок? – распределение потенциала Ф, электрического и магнитного полей В ионного тока I_i  по длине канала ускорителя [ ]