зарядка частицы в плотном ионизованном газе
реклама
XXXVIII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 14 – 18 февраля 2011 г. ЗАРЯДКА ЧАСТИЦЫ В ПЛОТНОМ ИОНИЗОВАННОМ ГАЗЕ П.В. Каштанов, Б.М. Смирнов Объединенный институт высоких температур РАН, Москва, Россия, [email protected] Прилипание электронов и ионов к макроскопической частице, введенной в ионизованный газ, приводит к ее зарядке, так что заряженная частица изменяет плотность электронов и ионов вблизи частицы. В том случае, если нарушение плотности электронов и ионов ионизованного газа вблизи заряженной частицы относительно слабое, характер распределения плотности электронов и ионов вблизи нее отвечает дебаевкому экранированию, как это имеет место атомных или молекулярных ионов в идеальной плазме. Ясно, что для макроскопической частицы распределение электронов и ионов вблизи частицы отличается от дебаевского. Мы рассматриваем эту проблему для плотного ионизованного газа, когда длина свободного пробега электронов и ионов в газе мала по сравнению с радиусом частицы r0 >> λ. Очевидно, распределение плазмы вблизи частицы определяется уравнением Пуассона, дополнительными соотношениями, устанавливающими связь между плотностью электронов и ионов, а также электрическим полем вблизи частицы. В последние годы появилось немало работ, где используются определенные модельные предположения об этой связи без обоснования их справедливости. Правильное соотношение для этих величин представлено Н.А. Фуксом в его монографии, изданной в 1955 г [1]. Им использовано, что вблизи частицы процессы ионизации и рекомбинации в плазме несущественны, что приводит к сохранению потоков электронов и ионов на частицу. Это позволяет определить отдельно распределение электронов и ионов вблизи заряженной частицы для заданного заряда частицы как параметра, и тогда из равенства потоков электронов и ионов на частицу можно определить ее заряд. Анализ теории Фукса показывает, что она справедлива при невысокой плотности электронов и ионов. Критерий ее справедливости состоит в слабой экранировке заряда частицы в той области, где распределение электронов и ионов отлично от дебаевского. Этот критерий отвечает соотношению r0 >> rD, где rD – радиус Дебая-Гюккеля. В данной работе мы обобщаем теорию Фукса на случай более высокой плотности электронов и ионов, когда данный критерий нарушается. Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (проект № 09-02-00108) и ФАНИ (ГК № 02.740.11.0569) Литература [1]. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. М.: Издательство АН СССР, 1955. 353 с. 1
