В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 4
Рекомбинационное излучениение
ωme v2
2
I
EN
Свободно-связанные переходы
A+Z +e− → A+(Z −1) + ω
исходный ион может иметь любой разрешённый заряд, т.е. при рекомбинации получаем не обязательно атом с Z = 0.
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
Pω |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω |
|
Нижняя граница энергии фотона: |
− |
|||||||||||||
e |
Te |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Eγ |
|
> I − EN |
|
|
|
ω |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность излучения при рекомбинации на уровень k: |
|
|||||||||||||
Pω ≈ 2 |
|
4 |
3 / 2 |
|
Z 4 |
I |
3 / 2 |
I |
|
− |
ω |
|
||
|
3π |
|
Λ30 IH |
k3 |
|
|
H |
g fb exp |
n |
Te |
neni |
|
||
|
|
|
h |
|
|
Te |
|
|
|
|
||||
|
Λ0 = |
|
- комптоновская длина волны |
|
||||||||||
|
|
|
mc |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
In = Z 2 IH |
- энергия ионизации уровня n |
|
|||||||||||
|
|
|
|
k2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 4
Тормозноеирекомбинационное излучениеизлучение
Рекомбинационное и тормозное излучение имеют одинаковую экспоненциальную зависимость от Eγ
Полные мощности тормозного и рекомбинационного излучений грубо сравниваются при: T ~ 33 Z 2
ln Pω
рек.
торм.
IL IK |
ω |
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 4
Линейчатоеизлучение
ω I
E1
E2
0
►В спектре свечения плазмы всегда присутствуют линии излучения, соответствующие переходам между уровнями атомов и ионов, имеющих минимум один электрон;
►Переходы обычно либо возбуждаются электронным ударом, либо высвечиваются при рекомбинации;
►Энергия переходов обычно порядка электронной температуры, но с меньшей вероятностью существуют и более низкоэнергетические линии (оптические);
►Больше нейтральных атомов и ионов примесей обычно на периферии;
►Одна из основных проблем: яркие линии могут быть запертыми.
►Обычно в плазме потери на излучение определяются линейчатым спектром
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 4
Пример сложногоспектра плазмыазмы
σT 4 |
|
|
|
|
|
|
σT 4 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
λ, нм |
1100 |
|
200 |
λ, нм |
1100 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 4
Диагностикаэлектронной температурыературы
Спектр излучения плазмы, полученный на токамаке TFTR (Принстон, США)
Kα линии примесей
n ~ 2·1019 m-3 T ~ 4 keV
тормозной континуум
M.Bitter at al.
шумы детектора In: Atomic and plasma-Mat. Int. Proc. R.K.Janev and H.W.Drawin (ed.), 1993, Elsever Sc. Publ. p.119
►По наклону континуума в области высоких энергий определяем Te
►По абсолютной интенсивности можно определить Zeff, если есть независимое измерение плотности.
►Нужно хорошее спектральное разрешение и широкий диапазон для того, чтобы отделить линии излучения примесей от континуума.
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 4
Типылинейчатых спектровов
линейчатый спектр испускания
ω
k |
континуум |
|
m
линейчатый спектр поглощения (Солнце!)
|
обратный процесс |
Спектральная яркость всегда ограничена яркостью |
|
|
|
ω |
|
излучения абсолютно чёрного тела. В плазме есть |
|
|
холодная периферия. |
|
k |
В интенсивных линиях запирание |
|
|
|
|
m |
излучения происходит раньше |
|
→ возможно изменение формы |
|
|
|
|
|
|
контура и обращение линии. |
|
|
вакуумная камера |
|
|
холодная периферия |
|
|
горячий центр |