Диссертация (1150443), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

В соответствии сданными рис. 4.9, ФРИ, вычисленная в модели 3, является более анизотропной,то есть, в этой модели обмен энергией между различными степенями свободы(ориентированными вдоль и поперек поля) менее интенсивный, чем в модели1. На рис. 4.13 приведены ФРИ по энергиям для + + при = 300 и = 1000 для всех трех моделей.

Видно, что в районе максимума имеетсязначительное расхождение, то время, как при больших энергиях ФРИ близки.Физическая причина этого заключается в следующем. Будем рассматриватьтолько модели 1 и 2, поскольку особенности модели 3 аналогичны таковым длямодели 3. ФРИ при малых значениях энергии и большом поле формируют ио­ны, только что родившиеся и не успевшие ускориться. В модели 2 ионы передстолкновением движутся по прямой и в результате перезарядки рождаются смаксвелловским распределением с атомной температурой. В модели же 1 ионына части траектории до перезарядки взаимодействуют с атомом в силу поляри­зационного потенциала и, таким образом. передают атому часть (малую) своейэнергии.

После перезарядки атом становится ионом, который таким образоми получает переданную ранее энергию обратно. Таким образом, в этом случае126ФРИ в области малых энергий (в районе максимума) являются более высоко­энергетичными. Как показывают расчеты, в дальнейшем ФРИ, рассчитанныев моделях 1 и 3 сближаются и имеют еще одну точку пересечения. В резуль­тате эти функции заметно отличаются около максимума, обладая практическиодинаковой средней энергией (нормировка обеих ФРИ - на 1).На рис. 4.14 приведены зависимости средних углов распределений ионов ( ) в различных моделях для + + при = 300 и= 1000 :∫︀ ( ,) sin ( ) = ∫︀0 .(,)sin0Видно, что, в соответствии с данными, приведенными ранее, угол ( ),рассчитанный по модели 2 является самым маленьким.

При уменьшении энер­гии углы, вычисленные по всем моделям возрастают в соответствии с тем, чтораспределение рождающихся в результате перезарядки ионов (независимо отмодели) слабо анизотропно и ( ) → →2.Аналогичные данные приве­дены на рис. 4.15, где рассчитаны угловые распределения ионов при энергии0.1 . Видно, что в соответствии с данными рис.

4.13 и 4.14 ФРИ в направ­лении поля по модели 2 - максимальна, в то время, как отношение шириныдиаграммы к ее длине вдоль направления поля примерно одинаково для всехтрех моделей. На рис. 4.16 приведены ФРИ по энергиям для случая + + = 3000 при = 300 , рассчитанные по формулам Гл.и параметре 3 без учета упругих столкновений, с их учетом и методом Монте - Карло вмодели 1. Видно, что эти функции близки. Это, по - видимому, обусловленотем, что при таких высоких полях и, соответственно, больших энергиях ионов,сечение упругого рассеяния мало по сравнению с сечением резонансной переза­рядки. Еще одна особенность ФРИ вычисленных с учетом упругого рассеянияи без него при таких высоких полях заключается в том, что они имеют дветочки пересечения (в отличие от ФРИ при более низком значении параметра ).

Физическую причину такого поведения ФРИ мы в настоящее время назватьзатрудняемся.Далее мы проведем сравнение расчетов методом Монте - Карло для+ + и + + с нашими экспериментальными данными, которые приве­дены в Гл.2 настоящей работы. Напомним. что в этих экспериментах методомплоского одностороннего зонда были измерены первые семь коэффициентов в127разложении ФРИ по полиномам Лежандра для + + - при = 450 ,= 9 и для + + - при = 600 , = 20 . При теоретиче­ских расчетах ФРИ учитывалась аппаратная функция зондового метода (см.формулу (2.11) Гл.2).На рис.

4.17 и 4.18 приведены результаты рассчитанных ФРИ, восстанов­ленных по 0, 1; 0 - 2; 0 - 4; 0 - 6 полиномам Лежандра при энергии ионов0.03, 0.09 для + + и при энергии ионов 0.03, 0.5 - для + + ,соответственно. Видно, что при увеличении энергии анизотропия ФРИ возрас­тает. Кроме того, при восстановлении ФРИ в аргоне разница между ФРИ, вос­становленной по 0 - 4 и 0 - 6 полиномам Лежандра, мала при обеих рассмат­риваемых энергиях, в то время, как для гелия при энергии 0.5 эта разницасущественно больше.

Это также свидетельствует о том, что, в гелии ФРИ вданном диапазоне энергий заметно более анизотропна, чем в аргоне при нашихэкспериментальных условиях. На рис. 4.19 и 4.20 приведены рассчитанные вмодели 1 двумерные ФРИ в аргоне и гелии, соответственно (при условиях, ко­торые приведены выше), и восстановленные (рассчитанные) по первым семичленам ряда по полиномам Лежандра.

Видно, что в диапазоне скоростей, гдепроизведены расчеты, обе ФРИ хорошо согласуются между собой.Результаты сравнения с экспериментальными данными по измерению ко­эффициентов разложения ФРИ по полиномам Лежандра методом односторон­него плоского зонда (см. Гл. 2) с расчетами по методы Монте - Карло в модели1 приведены на Рис. 4.21, 4.22 для + и 4.23, 4.24 для + . Видно, что какдля + , так и для + данные эксперимента и расчета для первых трех ко­эффициентов хорошо согласуются между собой.

В то же время, рассчитанныекоэффициенты 3 - 6 заметно ниже экспериментально измеренных. При этомразница для + более значительна. чем для + . Это свидетельствует о том.что рассчитанная ФРИ менее анизотропна чем экспериментально определен­ная. Причины такого расхождения в настоящее время нам не совсем понятны.Отметим.

что проведенное в Гл.3 сравнение этих же экспериментальных дан­ных с расчетами по аналитической теории дало более близкие значения длякоэффициентов Лежандра в этих же условиях. Следует напомнить, что рас­чет проводился в модели, отличающейся от той, которая использовалась приреализации метода Монте - Карло. А именно, упругое рассеяние учитывалосьаддитивно в виде поправки.128Необходимо отметить еще одну особенность ФРИ + + и + + .Как уже говорилось, ввиду того, что параметрпри измерениях ФРИ дляслучая + + был более, чем в два раза ниже, чем для + + и, такимобразом, ФРИ + намного менее анизотропна, вклад гармоник Лежандра 3 - 6в ФРИ при энергиях до 0.5 намного менее существенен, чем для ФРИ + .

Всилу этого, отмеченное выше расхождение измеренных и рассчитанных методомМонте - Карло гармоник с номерами 3 - 6 слабо сказывается при сравнениивычисленных полных ФРИ + с экспериментальными и заметно для ионов+ . Сказанное иллюстрируют данные рис. 4.25 и 4.26, где проведено сравнениерассчитанной ФРИ с экспериментально восстановленной по 0 - 6 гармоникамдля + и + , соответственно. Видно, что при всех направлениях движенияионов экспериментальные и рассчитанные ФРИ + близки, в то время, какдля ионов + при углах, близких к 2 , имеются заметные расхождения.В целом можно констатировать, что расчеты по разработанной методикеметодом Монте - Карло хорошо коррелируют с экспериментальными даннымии расчетами по разработанной нами аналитической теории.Рисунок 4.1 —Зависимость вероятности перезарядкислучая+ + .от прицельного параметра для129Рисунок 4.2 —Сравнение экспериментальных данных [118] по дифференциальнымсечениям рассеяния в случае+ + по модельным сечениям (красным) и вычислениямиавторов [137] при различных энергиях относительного движения сталкивающихся частиц.Рисунок 4.3 —Сравнение известных данных по сечениям (), (), ()по модельному сечению в модели 1[116; 118; 135].с расчетами130Рисунок 4.4 —Учет аппаратной функции при измерении дифференциальных сеченийрассеяния для случаяРисунок 4.5 —и+ + + + [118].Сравнение экспериментальных данных по дрейфовой скорости+ + [119] с расчетами по полученной моделированием методом Монте - Карлофункции распределения.131Рисунок 4.6 —Сравнение экспериментальных данных по отношению коэффициентапоперечной диффузии к подвижности вдоль поля+ + и+ + [121] с расчетамипо полученной моделированием методом Монте - Карло функции распределения.132Рисунок 4.7 —То же, что и на рис.

4.1, но для случая+ + (сравнение с данными[112]).Рисунок 4.8 —ФРИ по скоростям вдоль электрического поля для ионоврассчитанная для параметра = 20,100,1000 .+в,133Рисунок 4.9 —ФРИ по скоростям поперек электрического поля для ионоврассчитанная для параметра = 20,100,1000 .+в,134Рисунок 4.10 —Сравнение двумерных ФРИ для= 20,100,1000 +в,рассчитанных для параметрав моделях 1 и 2.135Рисунок 4.11 —Сравнение ФРИ для+впри = 1000 , рассчитанных поформулам работы [141] и Методом Монте - Карло.136Рисунок 4.12 —Сравнение ФРИ для+впри моделей 1 и 3.= 1000 ,рассчитанных в рамках137Рисунок 4.13 —ФРИ для+впри = 1000 ,рассчитанные по моделям 1, 2 и 3.138Рисунок 4.14 —Средние углы, рассчитанные по ФРИ в рамках моделей 1, 2 и 3 длявпри = 1000 .+139Рисунок 4.15 —Угловые распределения ионовионов0.1+вв моделях 1 - 3.при = 1000 .и энергии140Рисунок 4.16 —ФРИ для случая+ + прии = 3000 , вычисленныепо формулам Гл.

3 (с учетом упругих и без них), и рассчитанные Методом Монте - Карло = 300по модели 1.141Рисунок 4.17 —ФРИ, восстановленная по 0, 1; 0 - 2; 0 - 4; 0 - 6 полиномам Лежандра приэнергии ионов0.03, 0.09для+ + ; = 450, = 9 .142Рисунок 4.18 —ФРИ, восстановленная по 0, 1; 0 - 2; 0 - 4; 0 - 6 полиномам Лежандра приэнергии ионов0.03, 0.5для+ + - при= 20 . = 600, 143Рисунок 4.19 —Сравнение рассчитанной по модели 1 и восстановленной по семи членамряда Лежандра ФРИ для+ + при = 450, = 9 .144Рисунок 4.20 —Сравнение рассчитанной по модели 1 и восстановленной по семи членамряда Лежандра ФРИ для+ + - при = 600, = 20 .145Рисунок 4.21 —Сравнение рассчитанной и экспериментально измеренной (см. Гл.

2,3)зависимости от энергии ионов первых трех коэффициентов в разложении ФРИ пополиномам Лежандра для+ + при = 450, = 9 . Отдельно приведенырасчетные данные до и после свертки с аппаратной функцией зондового метода.146Рисунок 4.22 —Сравнение рассчитанной и экспериментально измеренной (см. Гл. 2,3)зависимости от энергии ионов коэффициентов 3 - 6 в разложении ФРИ по полиномамЛежандра для+ + при= 9 = 450, . Отдельно приведены расчетныеданные до и после свертки с аппаратной функцией зондового метода.147Рисунок 4.23 —Сравнение рассчитанной и экспериментально измеренной (см. Гл.

2,3)зависимости от энергии ионов первых трех коэффициентов в разложении ФРИ пополиномам Лежандра для+ + - при = 600, = 20 .Отдельно приведенырасчетные данные до и после свертки с аппаратной функцией зондового метода.148Рисунок 4.24 —Сравнение рассчитанной и экспериментально измеренной (см. Гл. 2,3)зависимости от энергии ионов коэффициентов 3 - 6 в разложении ФРИ по полиномамЛежандра для+ + - при = 600, = 20 .Отдельно приведены расчетныеданные до и после свертки с аппаратной функцией зондового метода.149Рисунок 4.25 —Сравнение рассчитанной методом Монте - Карло в модели 1 для условийрис.

Характеристики

Список файлов диссертации