- •Физика плазмы
- •Литература
- •Физика плазмы
- •Вселенная
- •Плазменные технологии
- •Рождение «плазмы»
- •Пространство параметров
- •Пространство параметров (2)
- •Квазинейтральность плазмы
- •Дебаевский радиус
- •Дебаевская экранировка
- •Параметр неидеальности плазмы
- •Формула Сахá
- •Корональное равновесие
- •Резонансная перезарядка
- •Транспортное сечение
- •Проводимость плазмы
- •Низкотемпературная плазма
- •Термоядерная плазма
- •Термоядерная плазма (2)
- •Циклотронное излучение
- •Рекомбинационное излучение
- •Интенсивность линейчатого излучения
- •Доплеровское уширение
- •Функция распределения
- •Кинетическое уравнение
- •Коэффициент теплопроводности
- •Коэффициенты переноса
- •Двухжидкостная магнитная гидродинамика
- •Уравнение теплопереноса
- •Одножидкостная магнитная гидродинамика
- •Одножидкостные МГД-уравнения
- •Уравнение вмороженности
- •Тензор напряжений магнитного поля
- •МГД-неустойчивости Z-пинча
- •Установка MAGPIE – теневые диагностики
- •Желобковая неустойчивость
- •Метод малых колебаний
- •Диэлектрическая проницаемость
- •Электромагнитные волны
- •Распространение радиоволн
- •Интерферометрия плазмы
- •Дисперсионный интерферометр
- •Распространение магнитного звука
- •Циклотронный резонанс
- •Дрейфовое приближение
- •Центробежный дрейф
- •Поляризация плазмы
- •Термоядерные реакции - определение
- •Потенциальная энергия взаимодействия
- •Г. Гамов, Е. Теллер (1938)
- •Радиоактивность термоядерной станции
- •Структура «инерциальной» электростанции
- •NIF – мишень (хольраум)
- •Проект Fusion Test Facility
- •Омический нагрев плазмы
- •Предельный ток разряда
- •Пилообразные колебания
- •Пилообразные колебания - томография
- •Дивертор
- •Бутстрэп-ток
- •Классические стеллараторы
- •Проблемы первых стеллараторов
- •Плазма в LHD
- •Проект W-7X (Германия)
- •Стохастизация магнитного поля
- •Сравнение RFP с токамаками
- •Пробкотрон Будкера-Поста
- •Амбиполярный потенциал
- •Амбиполярная ловушка
- •Параметры GAMMA-10
- •Газодинамическая ловушка
- •Многопробочная ловушка
- •Электронная лавина
- •Плазменная аэродинамика
- •Устройство плазменного дисплея
- •Высокодозная имплантация
- •Плазмохимическое травление
- •Российские плазматроны
- •МГД-генераторы
- •Ускоряющаяся Вселенная
- •Гравитационная неустойчивость
- •Звёзды. Светимость
- •Звёзды. Масса
- •Звёзды. Радиус
- •Гидродинамическое равновесие
- •Крабовидная туманность
- •Электрон-позитронные звёзды
ЭлектроннаялавинаВ.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 14
Длина свободного пробега обратно пропорциональна плотности газа:
λ = |
n |
V |
= |
A |
|
σV |
|
n |
|
|
0 |
|
|
0 |
|
α |
|
|
B |
|
|
Тогда первый коэффициент Таунсенда |
= Aexp |
− |
|
|||
n0 |
|
|||||
|
|
|
(E / n0 ) |
Распределение по длине
dne |
= n0ne |
σiV − nine σrV |
|
|||
Vd dz |
- уравнение непрерывности |
|||||
|
|
|
рекомбинацией пренебрегаем |
|||
ne (z) = nez=0 |
z |
n |
σ V |
|
z |
|
exp ∫ |
0 |
V i |
dz = nez=0 exp ∫α dz |
|||
|
|
0 |
|
d |
|
0 |
Плотность электронов экспоненциально возрастает при их движении к аноду -
ЭЛЕКТРОННАЯ ЛАВИНА
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 14
Условиезажигания разрядада
число электронов, |
|
число ионов, созданных |
≥1 |
||
выбиваемых из |
|
|
испущенным с катода |
|
|
катода ионом |
|
|
электроном |
|
|
|
|
|
|
|
|
γ - второй коэффициент Таунсенда (коэффициент вторичной эмиссии)
γ |
|
L |
|
|
≥ 1 |
exp ∫α (x)dx |
−1 |
||||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
αL ≥ ln (1+1 γ )
КриваяПашена В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 14
Напряжение пробоя U = E L
|
|
BpL |
|
|
|
Uf |
|
|
U = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ApL |
|
|
|
|
|
|
|
ln |
|
|
|
|
|
разряд горит |
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
ln (1+1 |
γ ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lopt ~ λ = 1nσ
разряд не горит
длина свободного пробега
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 14
Вольт-ампернаяхарактеристика разрядаразряда
Напряжение на промежутке
|
|
|
Тёмный разряд |
|
Тлеющий разряд |
|
Дуга |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
корона |
|
катод |
анод |
|||||
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
||
Vf |
|
|
напряжение зажигания |
(пробой газа) |
|
+ |
|
||||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
+ ионизация |
+ обратная связь |
R |
электронным |
|
|
ударом |
|
|
|
|
+ термоионизация |
нормальный тлеющий разряд
внешняя ионизация
10-10 |
10-8 |
10-6 |
10-4 |
10-2 |
1 |
100 |
104 |
Разрядный ток в амперах
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 14
Конецтемы
Электрический разряд в газах. Дрейф электронов в слабоионизированной плазме. Таунсендовская теория пробоя. Электронная лавина. Условие развития разряда. Кривая Пашена. Вольт-амперная характеристика разряда.
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 15
Новаятема 15
Плазменные технологиии
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 15
Плазмадляпрактических целейелей
Плазменные технологии важны для индустрии. Годовое производство >200 млрд. US$ (Доклад в Конгрессе США
http://www.plasmas.org/rot-manufacturing.htm)
•Переработка отходов, очистка воды и продуктов
•Покрытия и пленки: SiO2, алмазы, теплосберегающие…
•Электроника и компьютерные микросхемы …
•Жёсткие диски для компьютеров
•Плазменные дисплеи
•Современные материалы… керамика
•Высокоэффективное освещение
•Лазерные технологии
•Медицина
•принципиально новые технологии !
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 15
Плазменнаямедицина: новыее идеиидеи
Новый раздел биомедицины, бурно развивающийся в последние годы. Применения плазмы атмосферного давления для лечения:
•Создание ионов и возбуждённых атомов, изменяющих свойства клеточных мембран;
•Создание ионов прямо на живой ткани;
•Влияние плазмы на скорость реакций с лекарственными веществами;
•Плазменное заживление ран;
•Лечение плазмой рака кожи;
•Создание плазменных смесей с «адресной доставкой» на клеточный уровень;
•Замена некоторых нынешних технологий на более безопасные;
•Плазменный скальпель;
+ более тривиальные вещи типа стерилизации и обработки материалов.
В.В.Поступаев * Физика плазмы, тема 15
Плазменнаямедицина: примерымеры
прямое воздействие плазмы на кожу |
обеззараживание рук |
плазменный скальпель |
стерилизация |
|
(зелёные – живые споры, красные – нет) |
M G Kong, et al. // New Journal of Physics 11 (2009) 115012