Рекомбинация ионов и электронов

Рекомбинация ионов и электронов, образование нейтральных атомов или молекул из свободных электронов и положительных атомных или молекулярных ионов; процесс, обратный ионизации. Р. происходит главным образом в ионизованных газах и плазме и приводит к практически полному исчезновению заряженных частиц при отсутствии противодействующих ей факторов. Атомы и молекулы при Р. образуются не только в основном, но и в возбуждённых состояниях. Поэтому выделяющаяся в акте Р. энергия W (за вычетом кинетической энергии рекомбинирующих частиц) может быть различна. Р. характеризуют коэффициентом Р. а; умноженный на произведение концентраций зарядов, он даёт интенсивность Р. (скорость исчезновения заряженных частиц).

При Р. с излучением W и кинетическая энергия Е захваченного электрона выделяются в виде энергии кванта электромагнитного излучения: А+ + е ® А* + hn (А+‒ однократно заряженный ион, е ‒ электрон, h ‒ Планка постоянная, n ‒ частота излучения; знак * указывает, что атом А может оказаться в возбуждённом состоянии).

Р. положительных атомных ионов без излучения (диэлектронная Р.) возможна, если у атома А имеются дискретные уровни энергии, превышающие нормальную энергию его ионизации. Р. при захвате электрона на такой уровень устойчива лишь в том случае, если электрон достаточно быстро переходит после захвата на более низкий уровень (например, с излучением).

Р. с диссоциацией состоит в захвате молекулярными положительными ионами электронов с образованием неустойчивых нейтральных молекул, подвергающихся затем диссоциации. Для двухатомных ионов этот процесс: AB+ + е ® AB* ® А® + В® (знак ® указывает, что W частично переходит в кинетическую энергию образующихся частиц, которые к тому же могут быть возбуждены).

Р. положительного иона с электроном может происходить при участии третьей частицы с переходом W в кинетическую энергию: А+ + е + В ® А® + B®. В плазме с невысокой концентрацией ионов и электронов третьей частицей может быть атом или молекула, в плазме с высокой степенью ионизации ‒ также положительный ион или второй электрон.

Р. в распадающейся плазме сопровождается излучением спектральных линий атомами, образующимися в возбуждённых состояниях. По наблюдениям этого послесвечения плазмы a определяют оптическими методами; используют и зондовые методы (см. Плазма, раздел Диагностика плазмы). Изучение Р. служит целям определения различных параметров плазмы и детального исследования различных типов электрического разряда в газе. Р. проявляется в ряде астрофизических явлений (происходящих в туманностях галактических, в плазме солнечной короны и пр.), а также оказывает существенное влияние на процессы в ионизованных слоях верхней атмосферы Земли (см. Ионосфера).

Лит.: Арцимович Л. А., Элементарная физика плазмы, 3 изд., М., 1969; Месси Г., Бархоп Е., Электронные и ионные столкновения, пер. с англ., М., 1958; Энгель А., Ионизованные газы, пер. с англ., М., 1959.