1626435917-d26f9677b92985e7688f24b5e74711ce (844351), страница 91
Текст из файла (страница 91)
Л., В г а пасов Ь 1., М., Кеъ. Бей (иь(г, 31, 733 (1960). !24. В г а и з с о в Ь 1.. М., Б в ! 1 Ь Б. Л., Рйуь. Кеч., 98, 1028 (1955). 125. Б в(1Ь Б. Л., В и гс Ь Р. Б., Р!гуь. Кеъ. Ее!1., 2, !65 (1959); Рйуя. Ксч., !16, 1125 (1959). !26. Б гп г1Ь Б. Л, В г а п с о гп Ь 1..
М., Лонги. Ксь. На1. Виг. 51апй, 55, !65 (!955); РЬуь Кеч., 98, 1!27 (!955). 127. Б ~п) ! Ь Б. Л., в кинге «Ргассесйппь о1 !!ге Гпвг(!, !п1егпв(!оия! Соп1егспсе ап !ап(хаВоп Рпспагиспа !п Расея. (11ррла(а, В59), чо(. 1, АгпМегс!агп, 1960, р. 2!9. 128. 51е!йег В. %., Белла п М, 1, ВгапясогпЬ Ь. М., Вирй Авег.
Р! у . Б ., 7, 328 (В82). 129. В г а п ь с о в Ь Е М., Б е гп а п М. 1... Б 1 е( и е г В., Доклад нз 3 й Межлуваралнои конферениин по фпзкке алек~ровных и а амных столкновений, Лонлон, !963. ! ЗО. В и г с Ь Р. Б., Б в ! 1 Ь Б. Л., В г а п з с а гп Ь 1.. 51., РЬ уз. Кес., ! 12, 171 (19«8) !3!. Всггу К. Б., Ке(вапп С, )Ч., Бройеь О Н., Лс>игп. Сйспл РЬуя., 35. 2237 (1961).
132. В е г г у й. Б., Р а ч г й С )Ч, Доклад ня 3 й Межлъиаролиов кон рсреяцнн па физике электронных в атомных столкновении, Лапаон, В63 133. Н и г я ! С. Б., Во г1 и е г Т, Е., КагИа!!оп Кся. Барр)., 1, 547 (1959). 134. Сопи а у Р. Г,,1аигп Г!к~и РЬуя, 36, 2549 (1'162); Вип Авег. РЬуз. Бос., 7, 131 (1962). 135.
Аяипг)1 К. К., Сгапйя Л. О., Кигера М, Ч., Ргас. РЬуз. Бос., 82, 967 (1963). !Зб. Р а с й Л. 1, Р Ь е! р ь А. Ч., Ви)1. Авсг. Рйуя. Бог, 7, 131 (1962) !37. С а о р е г Л. %.„Л! а г((п Л. В., РЬ)я. Кеч., !26, !482 (1962). 138. Хвостенко В Н, Дукельскнй В. М., ЖЭТйл, 34, !026 (1958). 139. 1.
о з ! с г ЧЧ. )Ч., РЬус. Кеъ., 36, 14! 7 (1930) . ! 40. М а п п М. М, Н и з ! г и!! г) А, Т а ! е Л. Т.. 58, 340 (1940) . !41. Со 11!и М., Лоигп. сЫв. рйуз., 56, !024 (В59). „пй, К 1( Сга Кя Л, р, Кигера М. Ч., Доклад иа 3-й Мено угвродно!г конфергпщнн по физика электронных н аталгных столкновений, Лонлон, 1963. Г43 ЧЛ оо11е у К., 51г Ь Ь ь О. )Ч. Ы., ТЬе Огйег Ьауегь о1 а Яаг., Еопйоп, В53. 144 С Ь а п й г а я е й Ь а г Б., Кво)аВче Тгапь(ег.
Неъч уогК 1960. 145 Т Ь о в аз й. Н., А1Ь а у й. С., Рйуякс о1 Гйе Бо!аг С!сговаьрйеге, Нев Уо«К 1961. 146. Мс С ге а )Ч. Н, Ргос. Коу. Бос., А256, 245 (В60). Г47 М с С ге а 1Ч. Н., М сЫ а!1 у О., Моп. На(, Коу. Аь1гои. Бос., 121. 238 ' (1960). 148. М с 0 о ъъ е!! М. й. С., ОЬьегъа1огУ, 81, 240 (!96!) 149 К а 1с! г 11е Л. А., 1Ч ее 8 е з К., и книге «Рйуз!сз о1 Гйе !Лррег А1воьрйеге», еф Л.
А. Ка1сйДе, Р)ечг Уогй, 1960, Бес1. 9.4. 150 О геев Ь о тч Л. Б., Н а 11 Л. Е., Лонги. А(ваяр)г. Тепеь1. РЬуз., 21, 26! (!96!). 15!. С г а п е Н. К., Кеъ. Бс!. 1пя(г., 32, 953 (1961). 152, )Ч 1! й г п ь о п О. Н., 1опсха1юп СЬагпЬегь апй Саин!егя, Савбг!ййе, 1950. !53. В та п я с а в Ь 1.. М, Р а и е ! В. Е., Моп. Ко1. йоу. Ая1гоп. Бос., 118, 258 ()«!58) 154. й г ч)е ге А. С., Б и е е 1 пг а п Р. К., Рйуя. Кеч. Ье(1., 5, 560 (1960).
Г ЛАВА Э ПОДВИЖНОСТЬ ИОНОВ В ГАЗАХ НОНВИЗННООТЬ ИОНОВ В ГАЗАХ Когда ион движется в газе под влиянием постоянного однородного электрического поля, ои получает энергию от поля в промежутках между столкновениями с молекулами и теряе~ энергию при столкновениях. Легко показать, что параметром, определяющим величину приобретаемого в поле избытка энергии над энергией теплово~о движения, является отношение напряженности электрического поля к давлению газа Е/р.
Сила, действующая в электрическом поле на ион с зарядом е, равна еЕ, а соответствующее ускорение равно еЕ/ПГ. Сделаем грубое допущение, что при каждом столкновении ион теряет в среднем всю энергию, приобретенную им в ноле за время после предыдущего столкновения. Пусть теперь Время между столкновениями (среднее время свободного пробега) составляет г.
Тогда скорость, приобретаемая ионом к моменту столкновения, равна еЕТ/т. Поскольку т-1/р, энергия, передаваемая иону полем за время между двумя столкновениями, очевидно, пропорциональна величине (Е/р)'. К тому же выводу о зависимости энергии иона в поле от параметра Е/р приводит и строгая теория. Если Е/р — малая и постоянная величина, то движение ионов слагается из медленного дрейфа в направлении поля и значительно более быстрого хаотического движения. Величина скорости дрейфа разно~о рода ионов в различных газах представляет значительный теоретический и практический интерес.
Она необходима для количественного описания многих видов электрического разряда. В целом ряде экспериментов единственным способом идентификации наблюдаемых ионов было сравнение измеренной скорости дрейфа с известными табличными экспериментальными или расчетными данными. Скорость дрейфа используется в расчетах, относящихся к решению столь важных задач, как определение скорости дисперсии ионов под действием взаимного расталкивания (гл. 1О, $ 11) и коэффициентов рекомбинации ионов (гл.
12, $ 4, и. «а»). Наконец сравнение экспе- рнментальных и теоретических значений скорости дрейфа дает искл1очительно ценную информацию относительно сил взаимо. действия ионов с молекулами. 9 1. Общие соображения Если энергия направленного движения ионов в поле мала по сравнению с энергией теплового движения, то скорость дрейфа оа в направлении поля пропорциональна напряженности поля и может быть записана как та = «Я'Е, (9.1.1) где коэффициент пропорциональности «21" называют лодвиясносгью ионов. Энергия направленного движения пренебрежимо мала при условии, что (9.1.2) где /И вЂ” масса молекулы, т — масса иона, а еЕА — энергия, приобретаемая ионом на пути "А В направлении поля.
Выражение в скобках, в которое входят соотношения масс, определяет способность ионов сохранять накопле1шую энергию на протяжении многих столкновений в том случае, если массы сильно отличаются. Поскольку ИАТ=р и А.=1/КГ/ (где А' — плотность числа ионов, а д — эффективное сечение столкновений ионов с молекулами), неравенство (9.1.2) можно преобразовать к виду Пусть однозарядный ион движется через Газ нейтральных атомов или молекул того же рода. Если сделать правдоподобное предположение, что д=- 50 . 10 " слтз, то энергия направленного движения будет намного меиыпе энергии теплового движения при условии, что Е/р((5 ° 10' (эл:ст.
ед. Напряжения/см) Х Х (дин/сма) '-2 в/см ° мм рг. ст. Электрическое поле называют «слабым» при выполнении критерия (9.1.2) и «сильным» при выполнении обратного неравенства. Заметим, что поле данной напряженности в газе данной плотности может из «слабого» стать «сильным» при значительном понижении температуры гааа. При условии малости Е/р распределение скоростей ионов примерно соответствует закону Максвелла. В условиях сильного поля распределение ионов оказывается очень сложным, и оно обычно неизвестно.
При нормальной температуре и давлении подвижность бывает порядка нескольких смх/в сек. Положительные и отрипа- 4ВЗ ВОВВижнОсть иОнОВ В ГА3Ах ГЛАВА Р еЛ О=аа — — ° д 273 тбп Т (9.1.3) (9.1.5) е'и'~' ~~ РГ7. ГМ е1 В'ач:<КеЕ( — + — ). (9.1.6) и (( —, Е 4зеь ' (9.1.4) тельные ионы одной н той же молекулы обычно имеют приблизительно одинаковую подвижность в одном и том же газе. Подвижность В7Е обратно пропорциональна плотности газа, а при постоянной температуре она обратно пропорцнопальна давлению. Прн постоянной плотности подвижность мало меняется при небольших изменениях температуры: чтобы подвижность изменилась на 20%, температура должна измениться более чем на 100' К. Ниже мы часто будем пользоваться понятием приведенной подвижности ВЛ м т.
е. подвижности пРИ ноРмальном давлении 760 мм рт. Гт, и нормальной температуре 273'К, когда плотность газов составляет 2,69. 1Оы см '. Если измеренная подвижность составляет ВЯ" см~/в ° сек, то приведенная подвижность равна где р — давление (в мм рг. ст.) и Т вЂ” абсолютная температура„ прн которых измерена подвижность.
При прочих равных условиях скорость дрейфа электронов в тысячи раз больше скорости дрейфа ионов. В большинстве случаев скорость дрейфа электронов не связана с напряженностью поля простой линейной зависимостью, так что для электронов понятие подвижности имеет ограниченную применимость. Вопрос о дрейфе электронов отделшю рассматривается в гл. ! 1. В настоящей главе везде считается„что плотность ионов достаточно мала, чтобы всеми ион-ионными взаимодействиями можно было пренебречь. Это допущение, которое в большинстве рассматриваемых случаев является вполне оправданным, намного упрощает математический анализ двнжения ионов, поскольку уравнение для функции распределения скоростей является в этом случае линейным, а не квадратичным. ВаньеЩ указал, как вывести критерий справедливости этого допущения.
Мы должны различать два вида воздействий, которые ионы могут оказывать друг на друга. Первый внд взаимодействия — это эффект объемного заряда, производимый в основном сильно удаленными ионами. Величина этого эффекта зависит от размеров сосуда, в который заключен газ. Для одномерного случая уравнение Пуассона 9з)Г= — 4яр можно записать в форме дЕ(дх=4япе, где р н л — плотность заряда и плотность ионов.
Тогда критерием незначительности искажения поля объемным зарядом является условие где Š— характерный размер установки. Из данного неравенства следу сдует, что искажения поля за счет объемного заряда должны в -з появляться начиная с концентрации ионов 10 см- . Но эта ница имеет реальное значение только с экспериментальной точки зрения: при В ~~ 1ОА сл-з трудно ставить эксперименты. Что же касается расчетов при больших плотностях, то здесь трудности носят значительно менее серьезный характер. Это связано с тем, что объемный заряд не может изменить характер ра спределения скоростей ионов.
Взаимодействие, вызывающее образование поля объемного заряда, является дальнодействующнм и вызывает лишь небольшие искажении поля, которые могут быть учтены путем введення в величину эффективного начального поля соответствуюгцнх поправок. Второй Вид воздействия определяется статистическими флуктуациями плотностн нонов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
