- РЕЛАКСАЦИЯ КОМПОНЕНТ ПЛАЗМЫ
- РЕЛАКСАЦИЯ КОМПОНЕНТ ПЛАЗМЫ
-
- процесс изменения функций распределения заряж. частиц в плазме за счёт столкновений при стремлении их к равновесию термодинамическому, приводящий к установлению максвелловского распределения.
В простой полностью ионизованной плазме, состоящей из электронов и ионов одного сорта, времена обмена импульсом и энергией при куло-новских столкновениях частиц одного знака между собой и с др. частицами существенно различны. Времена обмена импульсом и энергией при столкновениях одинаковых частиц есть величины одного порядка и даются выражением:
где
- кулоновский логарифм, Zj- зарядовое число, nj - концентрация,
- темп-pa. При этом для сравнимых темп-р
релаксация импульса и энергии электронов происходит значительно быстрее:
. Передача импульса при столкновениях электронов с ионами характеризуется временем
а обмен энергиями происходит за значительно большее время
Поэтому часто встречается ситуация, когда распределения электронов и ионов близки к максвелловским, но
т. е. плазма двухтемпературная (частичное равновесие).
В слабоионизованной плазме время релаксации импульса электронов при столкновениях с атомами
где
- частота столкновений, а время релаксации энергии при упругих столкновениях
Неупругие столкновения могут приводить к гораздо более быстрой релаксации распределения электронов в нек-рых областях энергии. Так, напр., в газовых разрядах электроны с энергией, превышающей первый потенциал возбуждения, релак-сируют по энергии быстрее, чем тепловые, для к-рых характерное время есть
Релаксация пучка пробных частиц в полностью ионизованной плазме описывается Фокке-ра- Планка уравнением. При этом происходит как торможение пучка за счёт динамич. трения, так и размытие пучка по скоростям - диффузия в пространстве скоростей. Для быстрых частиц время релаксации определяется их энергией, поэтому хвосты ф-ций распределения релаксируют значительно медленнее, чем тепловые частицы. Торможение и рассеяние пучка быстрых электронов с энергией
происходит как на ионах, так и на электронах практически с одним и тем же характерным временем
Ионы же с очень большой энергией
тормозятся на электронах с характерным временем
почти не рассеиваясь. В обратном случае релаксация пучка ионов по энергии и по импульсу происходит за счёт ион-ионных столкновений со временем
В плазме с редкими столкновениями релаксация пучка может происходить гораздо быстрее, чем столк-новительная, за счёт генерации волн в результате развития пучковой неустойчивости и последующего торможения и рассеяния частиц на возникающих при этом волнах.
Лит.: Трубников Б. А., Столкновения частиц в полностью ионизованной плазме, в сб.: Вопросы теории плазмы, в. 1, М., 1963; Хинтон Ф., Явления переноса в столкнови-тельной плазме, пер. с англ., в кн.: Основы физики плазмы, т. 1, М., 1983. В. А. Рожанский, Л. Д. Цендин.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
.