Баланс энергии в самостоятельном разряде

Теоретический анализ баланса энергии в разряде до настоящего времени отсутствует. На практике используют экспериментально определенной закономерности, на основе которых строится баланс энергии.

a – потери на резонансные потери

b – потери на резонансные потери

c – потери на нагрев газа

d – потери на стенках
Потери на стенках: при р=10^{-4 мм. рт. ст. они максимальны (до 80%)}

По мере роста давления, потери на стенках начинают уменьшаться. После перехода в диффузионный режим, начинает действовать двуполярная диффузия, которая приводит к некоторому увеличению потерь на стенках. И после р=10⁰ диффузия падает и потери на стенках резко уменьшаются.

Потери на нагрев газа: до 10⁰ мм. рт. ст. температура очень низкая и эффективность передачи энергии тяжелыми частицами очень низка, поэтому до р=10 мм. рт. ст. потери на нагрев газа почти равны нулю. При переходе в режим контрагированного газа увеличивается частота столкновений и в результате увеличивается доля энергии электронов, передаваемая тяжелыми частицами. По мере увеличения давления и роста частоты столкновений увеличивается ступенчатые процессы возбуждения, что приводит к увеличению доли энергии электронов затрачиваемой на ионизационные и возбуждение. В связи с этим энергии затраченная на нагрев газа начинает уменьшаться. Рост потерь энергии на нагрев газа от 1 до 10² мм.рт.ст. дополнительно стимулируется неупругими ударами 2го рода. В результате чего потенциальная энергия возбуждения атомов передается электронов в виде кинетической энергии часть, которой за счет упругих столкновений расход на увеличение кинетических энергий тяжелых частиц.

Нерезонансные потери: в области низких давлений температура большая, в результате энергии электронов могут быть достаточно для возбуждения. По мере увеличения давления, увеличивается частота, температура маленькая, но достаточна для возбуждения высоких состояний. При увеличении давления до 10^-1 начинает проявляться частота ступенчатых процессов, которые увеличивают долю энергий на нерезонансное излучения. По скольку давление низкое, реабсорбция излучения в нерезонансных линиях мала. При давлении больше 1 мм рт. ст.количество электронов уменьшается в результате падает эффективность прямых процессов заселения возбужденных состояний. В результате потери уменьшаются.

21. Газоразрядная плазма. Виды плазм. Температуры и равновесие в плазме.

Газоразрядная плазма-ионизованный газ, в котором выполняются 2 основных условия:определенная степень ионизации газа и квазинейтральность(отсутствие избыточных объемных зарядов)Радиус экранирования ДеБайя:

r_д=(kt/8πe²n_e)^1/2-определяет предельное min значение концентрации, которое обеспечивает экранирование локальных областей с нарушенной электронейтральностью. Радиус ДеБайя много меньше min размеров разрядной трубки.Для реальных параметров мы можем оценить: n_{e min}=10³ см^-3 при l=10см, T=10⁴К. Во всех рассмотренных стационарных разрядах к газоразрядной плазме можно отнести только область положительного столба. Виды газоразрядных плазм:

1. Высокотемпературная.В ней возможны ядерные превращения, что происходит при высокой степени ионизации атомов.

2. Низкотемпературная.В ней ионизации и возбуждению подвергаются только внешние электронные группы.

Реально в плазме, которая имеет ограниченные размеры и взаимодействует с окружающей средой, условия термодинамического равновесия нарушаются. Поэтому каждый сорт частиц, входящих в плазму, может иметь свое распределение по энергиям. Параметры распределения, называемые температурами, вводятся для описания распределения. Если распределение частиц отличается от Максвелловского,то для электронов и ионов вводятся условные температуры (T_e,T_g,T_p), которые определяются через кинетическую энергию частиц.

Температура заселения: Tw характеризует распределение частиц по возбужденным состояниям и могут иметь квазибольцмановское распределение (q-статистический вес)

Температура распределения: Td описывает группы уровней, подчиненных больцмановскому распределению. Не все уровни могут иметь заселенность, соответствующую больцмановскому распределению

Температура ионизации:

Ti определяет эффективность ионизационных процессов и вводится в уравнение состояния плазмы.

Все эти температуры в неизотермической плазме могут отличаться между собой. Для термодинамической системы: Te=Tg=Tp=Tw=Td= =Ti=T-температура, общая для элементов системы. Для равновесия системы выполняется принцип детального равновесия: частота прямых процессов = частоте обратных процессов. В плазме высокого давления всегда имеется gradT. В центре положительного столба T выше. В локальных областях плазмы могут наблюдаться условия, близкие к равновесным (квазиизотермическая плазма). Если температуры существенно отличаются,то такая плазма называется неизотермической. Нарушается принцип детального равновесия и каждому виду частиц приписывается своя температура.

22. Энергетич. состояния е-ов в диэектриках и п/п. Зонная схема и их физ-ие св-ва диэлектриков и п/п.

При сближении Na и Cl валент-й е-н Na начинает распад-ся в поле Cl,в резул-те уровень атома Na расщ-ся на подуровни вследствие эф-та Штарка и уровень смещается по энергии. м/у 2-мя ионами возникает Кулон-е притяж-е,но по мере сближен. возникает отталкив-е. Ионы устанавл. в опр-м состоянии. Более высок. зоны смещ-ся и дают свои своб. зоны. Заполнен. уровни Na и Сl даёт свои расщ. зоны, но их степень расщеплен. мала.

Переход е-ов из Вален. зоны в зону провод-ти приводит к изменен. пространственного поглощ-я и измен-ю тока.

При энергии кванта меньше 7эв Na не поглощ-ся, больше 7эв-поглощ-ся.При реализации ионной связи, получ. система с 2-мя зонами:вален.зона и зона проводим. Ширина запрещ. зоны опред. обл. оптичес. прозрачности.

В реальных кристаллах св-ва зависят от частоты и наличия примесей,т.е. дефектов. Виды дефектов:точечный(собственные и примесные) и линейн.(мазаичные блоки и дислакции). Наличие дефектов, особенно примесных приводит к возник. допол. энергет. уровней или зон, отлич-ся от собственных зон. При низких t, сопротив. п/п и диэлектриков практически сближ-ся.