|
Кафедра 21 "Физика плазмы"
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ
( для групп Е7-02, Е7-05,
С7-03, ,Т7-38)
1 недедя.
Введение. Плазма - 4 -е
состояние вещества. Два пути получения плазмы: термический и электроразрядный.
История электричества (очень кратко): XVI в.- Гильберт; XVII в.
- Геринс; XVIII в.- лейденская банка, гипотеза Франклина, опыты
Ломоносова-Рихтера, Гальвани, Вольтов столб; XIX в.- батарея и дуга Петрова,
свеча Яблочкова, динамо-машина и переменный ток, дуга и тлеющий разряд,
Фарадей, Томсон, Таунсенд; XX в.-"плазма" -
Ленгмюр; 50-е годы - высокотемпературная плазма.
2 неделя.
Элементарные процессы.
Неупругие. Возбуждение вращательных, колебательных, электронных уровней;
энергии переходов; релаксация возбужденных состояний. Диссоциация и ассоциация;
дезактивация электронных уровней (излучательная, диссоциативная). Стриммер,
роль фотоионизации и объемного заряда ( по Лебу и Мику). Применение искровых
разрядов. Высокочастотный индукционный разряд. Схема. Роль взаимоиндукции
разряда и генератора. Применение таких разрядов.
3 неделя.
Ионизация - потенциалы
ионизации; ударная , фото, контактная, автоионизация. Рекомбинация - с
излучением и при тройных соударениях. Прилипание-отлипание. Торможение
электронов.
4 неделя.
Упругие .
"Сечение рассеяния" и "транспортное" сечение. Кулоновское
сечение: дальнодействие, кулоновский логарифм, "длина свободного
пробега" - условность понятия "перезарядка".
5 неделя.
Стационарные и равновесные
состояния. Термодинамическое равновесие ( полное, частичное, по степеням
свободы). Пример: ионизационное равновесие, константа равновесия, формула Саха;
стационарность - формула Эльверта. Неравновесность низкотемпературной плазмы (
по Т и ионизации), ее использование (плазмохимия, лазеры). Времена установления
частичных термодинамических равновесий разных сортов частиц.
6 неделя.
Плазма. А) Переход
газ-плазма. Б) Квазинейтральность. В) Радиус и слой Дебая-Хюккеля. Г)
Ленгмюровская частота. Д) Идеальность плазмы .
Связь понятий А),Б),Г).Д).
7 неделя.
Процессы переноса в плазме.
Диффузия в газе и плазме. Амбиполярная диффузия. Теплопроводность.
Проводимость. "Убегающие" электроны, критическая напряженность
электрического поля Екр.
8 неделя.
Колебания и волны в плазме.
Электрическая проницаемость плазмы. Дисперсионное уравнение для
электромагнитных волн. Аналогия газ-плазма: звуковые волны ( звук электронный,
ионный, ионный при электронной температуре). Представление о кинетических
неустойчивостях - связь с колебаниями. Неустойчивости при положительной
производной функции распределения по скоростям.
9 неделя.
Электрический разряд в газе.
Несамостоятельный разряд (применение). Самостоятельные разряды ( тлеющий,
дуговой, искровой, ВЧ). Частота ионизации, первый коэффициент Таунсенда и их
связь. Критерий пробоя, лавина, формула Таунсенда, закон Пашена. Структура
тлеющего разряда (катодный слой, неравновесность, положительный столб, анодный
слой). Применение тлеющего разряда.
10 неделя.
Дуговой разряд.
Принципиальные отличия от тлеющего разряда, равновесность. Малое катодное
падение; большие плотность тока и ток. Применение дуги. Искровой разряд.
Принципиально импульсный (пояснение).
11 неделя.
Плазма в магнитном поле.
Векторное уравнение движения заряженной частицы, его анализ по элементам.
Ларморовские радиус и частота, магнитный момент. Движение при действии внешней
силы, дрейфовое приближение, условие его применимости.
12 неделя.
Дрейф в поле произвольной
силы (вывод), дрейф в неоднородном поле (выводы), поляризационный дрейф;
диэлектрическая проницаемость перпендикулярно магнитному полю (вывод).
13 неделя.
Переносы в замагниченной
плазме. Классическая диффузия вдоль и перпендикулярно магнитному полю.
Турбулентная диффузия, роль столкновений и формы силовых линий магнитного поля
(кривизны и т.д.). Вращательное преобразование. Инвариантность магнитного момента,
пробкотрон. Принцип "минимум В".
14 неделя.
Колебания и волны в
замагниченной плазме. Сложность рассмотрения -
много частот
(плазменные, ленгмюровские), анизотропия взаимодействий. Простейшие случаи
низких частот - на замагниченную плазму падает плоская электромагнитная волна:
1)
скорость
волны перпендикулярна магнитному полю, ее электрический вектор параллелен
магнитному полю;
2)
волна
такая же, но ее электрический вектор перпендикулярен магнитному полю
(магнитный звук, понятие
о гибридных частотах);
3)
скорость
волны параллельна магнитному полю ( альфоновские волны, гиротропность).
15 неделя.
Магнитогидродинамические
описание. Понятие МГД приближения, условия применимости, основные уравнения, их
элементарный анализ. Пример применения МГД представлений (неустойчивости столба
плазмы). Диагностика плазмы. Только самые общие представления: это целая
самостоятельная область. Диапазон измерений: время - от стационара до
пикосекунд, плотность - от 105 до 1019 см3,
температура - от 10 -1 до 104 эВ, ток - от счета частиц
до 10 МА и т.д. Поэтому для каждого диапазона свои методики. Минимальное
вмешательство - регистрация излучения: спектроскопия, СФР, нейтральные атомы и
нейтроны. Интерферометрия - СВЧ и лазерная.
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
|
1. |
533/Р-39 |
М.К.Романовский.
Элементарные процессы и взаимодействия частиц в высокотемпературной плазме,
МИФИ, 1984. |
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
|
1.* |
537.8/Р-18 |
Ю.П.Райзер.
Физика газового разряда, Наука, 1992. |
|
2.* |
537/Р-18 |
Ю.П.Райзер.
Основы современной физики газоразрядных
процессов. Наука, 1980 |
|
3.* |
533/Р-88 |
В.Д.Русанов.
Физика химически активной плазмы. Наука, 1984 |
* - книга находится в читальном зале
|
|
