350 руб
Журнал «Динамика сложных систем - XXI век» №2 за 2009 г.
Статья в номере:
ТОЧНО РЕШАЕМЫЕ МОДЕЛИ ИОНИЗАЦИОННОГО РАВНОВЕСИЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЛАЗМЫ МНОГОЗАРЯДНЫХ ИОНОВ
Ключевые слова: термическая плазма многозарядные ионы
Авторы:
А.Е.ДУБИНОВ ФГУП «Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики». E-mail: dubinov-ae@yandex.ru
Аннотация:
Рассмотрено ионизационное равновесие термической многозарядной плазмы простых газов и вычислены величины зарядов среднего иона (СИ) и наиболее представленного иона (ПИ). Рассмотрение проводилось методом Саха-Райзера и полученные результаты сравнивались с решением системы уравнений Саха. Рассмотрены модельные газы с заданным законом следования уровней ионизации: линейным, логарифмическим и квадратичным. Для этих газов получены точные решения для закона распределения ионов по кратности ионизации и получены точные формулы для величины СИ и ПИ. Показано, что задача ионизационного равновесия может быть решена точно при любом физически разумном законе следования уровней ионизации. Метод обобщен на случай электроотрицательного газа и на случай смеси химически не взаимодействующих газов
Страницы: 32
Список источников
  1. Эбелинг В., Крафт В., Кремп Д. Теория связанных состояний и ионизационного равновесия в плазме и твердом теле. М.: Мир. 1979.
  2. Никифоров А.Ф., Новиков В.Г., Уваров В.Б. Квантово-статистическое модели высокотемпературной плазмы и методы расчета росселандовых пробегов и уравнений состояния. М.: Физматлит. 2000.
  3. Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Теория тяготения и эволюция звезд. М.: Наука. 1971.
  4. Михалас Д. Звездные атмосферы. Т. 1. М.: Мир. 1982.
  5. Гудзенко Л.И., Яковленко С.И. Плазменные лазеры. М.: Атомиздат. 1978.
  6. Элтон Р. Рентгеновские лазеры. М.: Мир. 1994.
  7. Поляничев А.Н., Фетисов В.С. Ионизация и рекомбинация в многозарядной плазме, нагреваемой лазерным излучением // ПМТФ. 1978.  № 6(112). С. 9-15.
  8. Anders A. Ion charge state distributions of vacuum arc plasmas: the origin of species // Phys. Rev. E. 1997. V. 55. N. 1. P. 969-981.
  9. Бурцев В.А., Калинин Н.В., Лучинский А.В. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках. М.: Энергоатомиздат. 1990.
  10. Beule D., Ebeling W., Förster A. Adiabatic equation of state and ionization equilibrium of dense plasma // Physica A. 1997. V. 241. N. 3-4. P. 719-728.
  11. Burm K.T.A.L., Goedheer W.J., Schram D.C. The isentropic exponent in plasmas// Phys. Plasmas. 1999. V. 6. N. 6.
    P. 2622-2627.
  12. Kotelnikov I., Romé M., Pozzoli R. Ionization adiabat // Phys. Lett. A. 2007. V. 366. N. 4-5. P. 471-473.
  13. Zaghloul M.R., Bourham M.A., Doster J.M. A simple formulation and solution strategy of the Saha equation for ideal and nonideal plasmas // J. Phys. D: Appl. Phys. 2000. V. 33. N. 8. P. 977-984.
  14. Zaghloul M.R. Reduced formulation and efficient algorithm for the determination of equilibrium composition and partition functions of ideal and nonideal complex plasma mixtures // Phys. Rev. E. 2004. V. 69. N. 2. P. 026702-1-7.
  15. Райзер Ю.П. Простой метод оценки степени ионизации и термодинамических функций идеального газа в области многократной ионизации// ЖЭТФ. 1959. Т. 36. № 5. С. 1583-1585.
  16. Hyman H.A. Degree of ionization of a high-temperature plasma // Appl. Phys. Lett. 1974. V. 25. N. 10. P. 553-555.
  17. Карпов В.Я., Фадеев А.П., Шпатаковская Г.В. Расчет уравнения состояния вещества в задачах лазерного термоядерного синтеза // Препринт ИПМ АН СССР им. М.В. Келдыша, № 147. М. 1982.
  18. Liboff R.L., Schenter G.K. Unified equation of state for weakly and strongly coupled laboratory plasma // Phys. Rev. A. 1986. V. 34. N. 4. P. 3217-3220.
  19. Klapisch M., Bar-Shalom A., Oreg J.,Colombant D. Recent developments in atomic physics for the simulation of hot plasmas // Phys. Plasmas. 2001. V. 8. N. 5. P. 1817-1828.
  20. Морозов А.И. Введение в плазмодинамику. М.: Физматлит. 2006.
  21. Герусов А.В., Гинзбург С.Л., Имшеник В.С. Магнитогидродинамический механизм испарения металлического электрода в плазменном фокусе // Физ. плазмы. 1982. Т. 8. № 3. С. 487-501.
  22. Саркисов Г.С., Этлишер Б. Измерение распределения электронной температуры в Z-пинче методом поглощения лазерного излучения // Письма в ЖЭТФ. 1995. Т. 62. № 10. С. 775-782.
  23. Bowen C., Wagon F., Galmiche D. et al.Gold emissivities for hydrocode applications // Phys. Plasmas. 2004. V. 11. N. 10. P. 4641-4648.
  24. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука. 1966.
  25. Бухаров В.Ф., Власов Ю.В., Демидов В.А. и др. К вопросу о плазменных прерывателях мегаамперных токов микросекундного диапазона // ЖТФ. 2001. Т. 71. № 3. С. 57-68.
  26. Алмазова К.И., Борискин А.С., Боровков В.В. и др. Сильноточный плазменный прерыватель тока с запиткой от взрывомагнитного генератора// ЖТФ. 2003. Т. 73. № 7. С. 125-132.
  27. Vu B.-T. V., Szoke A., Landen O.L. Time-resolved probing of electron thermal transport in plasma produced by femtosecond laser pulses // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 72. N. 24. P. 3823-3826.
  28. Bessarab A.V., Garanin S.G., Kirillov G.A.et al. Analysis of the passage of a laser pulse through a hole // Phys. Rev. E. 1996.
    V. 54. N. 5. P. 5612-5616.
  29. Баско М.М. Уравнение состояния металлов в приближении среднего иона // ТВТ. 1985. Т. 23. № 3. С. 483-491.
  30. Физические величины. Справочник / под ред. И.С.Григорьева и Е.З.Мейлихова. М.: Энергоатомиздат. 1991.
  31. Шпатаковская Г.В. Потенциалы ионизации и статистические суммы ионов в квазиклассической модели // Письма в ЖЭТФ. 2007. Т. 86. № 1. С. 11-15.
  32. Анисимов С.И.. Петров Ю.В. Снижение потенциалов ионизации в неидеальной плазме // ЖТФ. 1998. Т. 68. № 6. С. 45-50.
  33. Холодниок М., Клич А., Кубичек М., Марек М. Методы анализа нелинейных динамических моделей. М.: Мир. 1991.
  34. Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы. М.: Бином. 2004.
  35. Дубинов А.Е., Дубинова И.Д., Сайков С.К.W-функция Ламберта и ее применение в математических задачах физики. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2006.
  36. Dewan E.M. Generalizations of the Saha equation // Phys. Fluids. 1961. V. 4. N. 6. P. 759-764. (Имеется перевод: ДьюэнЭ.М. Обобщение уравнения Саха // Плазма в магнитном поле и прямое преобразование тепловой энергии в электрическую. Сб. статей. М.: Госатомиздат. 1962. С. 43-53).
  37. Ecker G., Kröll W. Lowering of the ionization energy in a plasma with different temperatures // Phys. Fluids. 1965. V. 8. N. 2. P. 354-357.
  38. van de Sanden M.C.M., Schram P.P.J.M., Peeters A.G. et al. Thermodynamic generalization of the Saha equation for a two-tempera­ture plasma // Phys. Rev. A. 1989. V. 40. N. 9. P. 5273-5276.
  39. Bakshi V. Saha equation for a two-temperature plasma // Phys. Rev. A. 1990. V. 42. N. 4. P. 2460.
  40. van der Mullen J.A.M., Benoy D.A. Fey F.H.A.G. et al. Saha equation for two-temperature plasmas: theories, experimental evidence, and interpretation // Phys. Rev. E. 1994. V. 50. N. 5. P. 3925-3934.
  41. Kichenassamy S., Krikorian R.A. The ionization equation in relativistic gas // J. Phys. A.: Math. Gen. 1983. V. 16. N. 10. P. 2347-2351.
  42. Kichenassamy S., Krikorian R.A. Relativistic generalization of the Einstein-Milne  relations // Phys. Rev. A. 1984. V. 29. N. 3. P. 1552-1553.
  43. Wright T.P., Theimer O.H. Effect of kinetic energy corrections on degree of ionization // Phys. Fluids. 1970. V. 13. N. 6. P. 1641-1642.
  44. Theimer O., Lubowich D.A., Hays J.T. Effects of polarization forces between excited atomic states and point charges of ionization equilibrium in plasmas // Phys. Rev. A. 1981. V. 23. N. 2. P. 908-915.
  45. Molinari V.G., Mostacci D., Rocchi F., Sumini M. Quantum degeneracy corrections to plasma line emission and to Saha equation// Phys. Lett. A. 2003. V. 316. N. 3-4. P. 247-251.
  46. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Якубов И.Т. Физика неидеальной плазмы. М.: Физматлит. 2004.
  47. Энциклопедия низкотемпературной плазмы / под ред. В.Е.Фортова. Вводный том. Кн. 1. М.: Наука. 2000.
  48. Латышев С.В. Потенциальные возможности лазерной плазмы как источника отрицательных ионов // ЖТФ. 1997. Т. 67. № 7. С. 117-120.
  49. Чурилов Г.Н., Федоров А.С., Новиков П.В. и др. Основные закономерности и механизмы процесса формирования молекул фуллерена и фуллереновых производных в ионизованном углеродном паре// Препринт ИФ СО РАН им. Л.В. Киренского, № 816Ф. Красноярск. 2002.
  50. Apruzese J.P., Davis J. Radiative properties of puffed-gas mixtures: the case of optically thick plasmas composed of two elements with similar atomic numbers // J. Appl. Phys. 1985.
    V. 57. N. 9. P. 4349-4353.
  51. Тимохин В.М., Сергеев В.Ю, Кутеев Б.В. Исследование выключения разряда в токамаке Т-10 методом инжекции примесных макрочастиц с большим Z// Физ. плазмы. 2001.
    Т. 27. № 3. С. 195-208.