Деионизация. В любой точке стационарного разряда концентрация заряженных частиц любого типа определяется равенством скоростей образования и потерь частиц в этой точке

В любой точке стационарного разряда концентрация заряженных частиц любого типа определяется равенством скоростей образования и потерь частиц в этой точке. Ионизация в плазме приводит к разделению зарядов, но электрическое притяжение ограничивает степень возможного разделения и плазма остается квазинейтральной. Наряду с ионизацией непрерывно происходят уравновешивающие ее процессы деионизации. К ним относятся рекомбинация заряженных частиц в нейтральные, захват электронов (прилипание), дрейф проводимости и диффузионные процессы, выравнивающие концентрацию (амбиполярная диффузия).

Скорость рекомбинации ионов и электонов в нейтральные частицы при их концентрациях n_i, n_e, n_a определяется коэффициентом рекомбинации R по уравнению:

(3.38)

Коэффициент рекомбинации R тем больше, чем больше плотность частиц. Он зависит также от сорта частиц, времени их жизни, от размеров ионов, от наличия близко расположенных тел (нейтральных атомов воздуха или охлаждающих стенок).

Проводимость газового разрядного промежутка определяют прежде всего электроны как высокоскоростные частицы. Захват электронов атомами (прилипание) и ионами в процессе рекомбинации можно в некоторых случаях рассматривать как обратимый процесс, а в других – как практически необратимый процесс. Например, процесс Na⁺ + e ↔ Na⁰ можно считать обратимым. Если же при сварке в состав покрытия электрода или флюса вводят плавиковый шпат CaF₂, то в этом случае может происходить необратимый захват электрона фтором.

Захват электронов с образованием тяжелых отрицательных ионов может осуществляться и другими атомами металлоидов, которые обладают довольно большим сродством к электрону (3…4 эВ). В дуговом разряде под флюсом из галогенов могут происходить, например, такие процессы:

F + e → F^-1 + 3,94 эВ; О + е → О^-1 + 3,8 эВ;

Cl + e → Cl^-1 + 3,7 эВ; Н + е → Н^-1 + 0,76 эВ.

Порядок значения сродства к электрону таков, что указанные процессы могут считаться обратимыми. Но быстрая рекомбинация образовавшихся отрицательных ионов и положительных ионов металлов в молекулы (R велико) приводит к более интенсивной деионизации разрядного промежутка.