Вакуумно-плазменные процессы и технологии. Ефремов А.М - 84 стр.

UptoLike

84
между столкновениями, а
ν
- средняя частота столкновений. Частота
столкновений определяется соотношением QN
υ
ν
=
, где
N
- концен-
трация частиц, с которыми сталкиваются электроны,
υ
- средняя
хаотическая скорость электронов,
Q
- сечение упругого рассеяния.
Поскольку масса электрона много меньше массы атома или молеку-
лы, то после соударения относительное изменение скорости мало (по-
рядка Mm
e
), то есть абсолютные величины скорости до и после со-
ударений практически равны υ== VV
'
. Поэтому основное измене-
ние импульса связано с изменением направления скорости, то есть с
углом
θ
между векторами
'
V
и
V
, который называется углом рассея-
ния. Следовательно можно записать
)1cos(cos
'
=== θθ VVVVVV , (2.37)
где
θ
cos - средний косинус угла рассеяния. Опуская для простоты
знаки векторов, второй закон Ньютона можно записать следующим
образом:
teEVm
dt
dV
m
mee
ων sin
0
= , (2.38)
где )cos1(
θ
ν
ν
=
m
- частота столкновений с передачей импульса,
которая характеризуется транспортным сечением или сечением пере-
дачи импульса )cos1(
θ
=
QQ
m
. Уравнение (2.38) c начальным усло-
вием
0
,0 VVt
=
=
имеет решение
)sin(1
)(
)exp(
)(
2
22
0
22
0
0
ϕω
ν
ω
ων
ν
ν
ων
ω
+
+
+
= t
m
eE
t
m
eE
VV
m
m
m
e
m
m
e
, (2.39)
где угол сдвига фазы определяется как
2
)/(1
)/(
sin
m
m
νω
ν
ϕ
+
= . (2.40)
Последнее уравнение показывает, что угол сдвига фаз между
скоростью электрона и полем определяется отношением частот
между столкновениями, а ν - средняя частота столкновений. Частота
столкновений определяется соотношением ν = N υ Q , где N - концен-
трация частиц, с которыми сталкиваются электроны, υ - средняя
хаотическая скорость электронов, Q - сечение упругого рассеяния.
Поскольку масса электрона много меньше массы атома или молеку-
лы, то после соударения относительное изменение скорости мало (по-
рядка me M ), то есть абсолютные величины скорости до и после со-
ударений практически равны V ' = V = υ . Поэтому основное измене-
ние импульса связано с изменением направления скорости, то есть с
углом θ между векторами V ' и V , который называется углом рассея-
ния. Следовательно можно записать

              ∆V = V ' − V = V cosθ − V = V ( cosθ − 1) ,                                   (2.37)

где cosθ - средний косинус угла рассеяния. Опуская для простоты
знаки векторов, второй закон Ньютона можно записать следующим
образом:

                            dV
                       me      = − meVν m − eE0 sin ωt ,                                    (2.38)
                            dt

где ν m = ν (1 − cosθ ) - частота столкновений с передачей импульса,
которая характеризуется транспортным сечением или сечением пере-
дачи импульса Qm = Q(1 − cosθ ) . Уравнение (2.38) c начальным усло-
вием t = 0, V = V0 имеет решение

                                                                         2
            eE       ω                        eE0     νm           ω 
    V = V0 − 0 2              exp( −ν   t ) −                  1 +   sin(ωt − ϕ )   , (2.39)
                                                                      ν m 
                                        m
            m e (ν m + ω 2
                            )                  m e (ν 2
                                                       m + ω 2
                                                               )


где угол сдвига фазы определяется как

                                          (ω / ν m )
                            sin ϕ =                       .                                 (2.40)
                                        1 + (ω /ν m ) 2

     Последнее уравнение показывает, что угол сдвига фаз между
скоростью электрона и полем определяется отношением частот


                                              84