Вакуумная и плазменная электроника. Светцов В.И. - 73 стр.

          ЧАСТЬ II. ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

         ГЛАВА 4. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПЛАЗМЕ

                               4.1. Введение

     При изучении процессов в газоразрядной плазме пониженного давления
необходимо ввести некоторые коэффициенты, количественно характеризую-
щие процессы столкновений между электронами, ионами и нейтральными час-
тицами. Наиболее важную роль в первичных процессах имеют столкновения
электронов с тяжёлыми частицами. Рассмотрим пучок электронов с интенсив-
ностью I0, проходящий через газ, содержащий N частиц в 1 кубическом метре и
предположим, что каждый электрон, испытавший столкновение, выбывает из
пучка. При этом число частиц dI, испытавших столкновения, пропорционально
интенсивности потока I, концентрации молекул газа N и расстоянию, пройден-
ному электронами dX:
     dI = I⋅N⋅σ⋅dX                                                 (4.1)
     Интегрирование данного выражения приводит к следующему уравнению:
      I = I 0 e − N⋅X⋅σ                                            (4.2)
     Коэффициент σ, входящий в уравнения (4.1) и (4.2) имеет размерность м2
и носит название полного сечения соударений электронов с атомами или моле-
кулами. Для нахождения сечения любого процесса нужно умножить полное се-
чение соударений на вероятность того, что при соударении будет иметь место
рассматриваемый процесс. Например, сечение процесса ионизации молекул га-
за при электронном ударе σi определяется выражением:
     σi = σ⋅fi                                                     (4.3)
     Скорость протекания любого процесса, согласно уравнениям химической
кинетики, пропорциональна концентрациям реагирующих частиц. В частности
при соударениях электронов с тяжёлыми частицами можно записать:
     Г = K⋅ne⋅N                                                    (4.4)
где Г - скорость процесса;
     ne - концентрация электронов;
     N - концентрация молекул газа;
     K - коэффициент скорости процесса.
     В случае реакций с участием двух частиц К имеет размерность м3/сек. Не-
трудно показать, что коэффициент скорости двухчастичного процесса с уча-
стием электронов представляет собой произведение сечения процесса на ско-
рость электронов:
     К = σ⋅v                                                       (4.5)
     Если реакция имеет место в газоразрядной плазме, необходимо использо-
вать средние значения сечений процесса и скоростей электронов. В общем слу-
чае сечение процесса зависит от энергии электронов - соответствующие зави-

                                     73