|
Plazma. Xossalari va qo`llanilishi plazma asosiy tushuncha va harakteristikalar plazma. Xossalari va qo`llanilishi
|
| bet | 1/2 | | Sana | 25.01.2024 | | Hajmi | 23.85 Kb. | | #145467 |
Bog'liq Plazma. Xossalari va qo`llanilishi plazma asosiy tushuncha va ha-fayllar.org mpdf (1), Мустақил иш, Опубликовано, 5-sinf matematika 1 qism uzb, Мустакил иш, Сувонов О О , 67031 (2), 7-Mavzu SBT, 8-мавзу.pptxЛРГ, FIZIKA 12, 3, 151, 5898, moliyaviy vositachilarning, Academic-Data-460221103051 (5)
Plazma. Xossalari va qo`llanilishi plazma asosiy tushuncha va harakteristikalar
PLAZMA. XOSSALARI VA QO`LLANILISHI
1.Plazma asosiy tushuncha va harakteristikalar.
2.Plazma oqimining moddalarga ta’siri.
3.Plazma oqimini olish.(tezlatish mehanizmi).
4.Plazmaning issiqlik ta’siri.
Plazma haqida tushuncha.
Fizika va kimyoda plazma (yun. plasso — „shakl quyaman“) atamasi ostida gazga o‘xshash, zarrachalari ionlashgan modda holati tushuniladi. Gazni qizdirish uning atom yoki molekulalarini ionlantirib, plazmaga aylantirishi mumkin^ Issiqlikdan tashqari kuchli elektromagnit maydoni (lazer yoki mikrotoMqin) yordamida ham plazma hosil qilish mumkin.
Plazma (yun. plasma — shakllangan) — to‘liq yoki kisman ionlashgan va har bir elementar hajmdagi elektron va ionlarning yig‘indi zaryadi nolga teng bo‘lgan gaz. Suyuqlikning gaz holatiga o‘tishi bug‘lanish, qattiq jismning gaz holatigao‘tishi sublimatsiya deb ataladi. Har qanday jism kuchli qizdirish natijasida gaz holatiga o‘tadi. Agar temperatura yanada oshirilsa, issiqlik energiyasi ta’sirida molekulalarning ionlarga ajralish jarayoni boshlanadi. Gazning ionlanishi turli vositalar yordamida, mas, yoritish, elektronlar yoki boshqa zarralar bilan bombardimon qilish natijasida ham sodir bo‘lishi mumkin.
Plazma hajm birligidagi ionlashgan atomlar sonining shu hajm birligidagi barcha atomlar soniga nisbati Plazmaning ionlanish darajasi a deyiladi. a ning qiymatiga qarab zaif, kuchli va to‘la ionlashgan Plazma bo‘ladi. Kosmos va Yer sharoitlarida, hozirgi zamon texnikasida Plazma holatidagi modda g‘oyat katta rol o‘ynaydi. Gazlardan tok o‘tish hodisalari, ya’ni gazlardagi razryadlar, yashin, uchqun, elektr yoyi kabi hodisalar Plazma bilan bog‘liq. Yer atmosferasining yuqori qatlami Quyosh va boshqa kosmik omillar ta’sirida zaif ionlashgan Plazma bo‘lib, ular quyosh shamoli kurinishida Yer magnitosferasi va ionosferasini tashkil qiladi. Quyosh va yuqori temperaturali yulduzlar to‘la ionlashgan Plazmadan iborat. Plazma zichligi (1 sm dagi elektron yoki ionlar soni) quyidagi qiymatlarga ega bo‘ladi: galaktik fazoda p ~ 10 , quyosh shamolida p ~ 10 , qattiq jismlarda p - 1O22. "Plazma" terminini fanga birinchi bo‘lib amerikalik olimlar I.Lengmyur va L.Tonks kiritgan
Umumiy holda Plazmani tashkil etuvchi elektronlar, ionlar va neytral atomlarning o‘rtacha kinetik energiyalari birbiridan farq qilishi mumkin. Bunday termodinamik muvozanatsiz holatdagi Plazmaga noizotermik Plazma deb ataladi. Mas, gaz razryadli Plazmada har bir elektronning o‘rtacha kinetik energiyasi ionnikiga qaraganda unlab marotaba katta bo‘ladi. Plazmaning muvozanatsiz holati razryad tokining energiyasi hisobiga saqlanib turishi mumkin. Ma’lumki, tashqi manba energiyasi asosan, elektronlar qabul qiladi. Elektron massasi ion yoki neytral zarra massasiga nisbatan bir necha ming marta kichik bo‘lganligi sababli, to‘qnashuvlar natijasida elektronlar energiyasining juda oz qismigina boshqa zarralarga o‘tishi mumkin. Elektronlar energiyasining kamayishi tashqi manba energiyasi hisobiga to‘ldirila boradi.
Shunday qilib, elektronlar, ionlar va neytral zarralarning har qaysisi o‘ziga xos o‘rtacha kinetik energiyaga, demak temperaturaga ega. Elektronlar temperaturasi Te, ionlar temperaturasi T: va neytral zarralar temperaturasi To orqali belgilanadi. Odatda Toga nisbatan T, kattaroq. Te esa ancha katta bo‘ladi.
Plazmani harakterlovchi eng muhim fizik kattalik Debay radiusidir, uning mohiyatini quyidagicha tushuntirish mumkin.
Agar plazma tarkibidagi biror q zaryadli zarra vakuumda bo‘lganida edi, uning o‘zidan g masofa uzoqlikdagi nuqtada hosil qilayetgan potensiali formula orqali aniqlanar edi. Plazmada esa kuzatilayotgan bu zaryadli zarra boshqa zaryadlangan zarralar bilan qurshab olingan. Zaryadlar orasida o‘zaro ta’sir kuchlari mavjudligi tufayli kuzatilayotgan zaryad atrofiga ko‘proq unga teskari ishorali zarralar yig‘iladi va ular q zaryad maydo-nini kuchsizlantiradi. Hisoblashlarning ko‘rsatishicha, plazmadagi q zaryadning potensiali masofa ortishi bilan quyidagi qonuniyat bo‘yicha o‘zgarib boradi: bundagi D kattalik temperaturaga, hajm birligidagi zarralar soniga, ularning zaryadiga bog‘liq.
Jumladan, agar izo-termik plazma faqat elektronlardan yoki bir xil zaryadli ionlardan iborat bo‘lsa bu yerda elektronlar (yoki ionlar)ning hajm birligidagi s oni i orqali va elektron zaryadi ye orqali belgilanadi. r " D bo‘lganda, ya’ni D ga nisbatan katta masofalarda zaryadlarning elektr maydoni juda zaiflashadi. Bu hodisa zaryad maydonining ekranlanishi, ekranlanishini xarakterlovchi D kattalik esa ekranlanish radiusi yoki Debay radiusi deb yuritiladi. Mas, vodorod plazmasida T=105A’ va ya=1016sm"3 ekan, Debay radiusi £>=1,5-10~5 sm.
Radiusi D ga teng sfera ichidagi barcha zaryadli zarralarning soni Debay soni deyiladi. Debay soni katta bo‘lgandagina plazmani gaz deb hisoblash mumkin. Plazmaning asosiy xususiyati shundan iboratki, undagi musbat va manfiy zaryadlar zichliklari deyarli bir-biriga tengdir. Bu xususiyat Plazmaning kvazineytralligi deyiladi. Plazma egallagan joyning chizig‘iy o‘lchami Debay radiusidan ancha katta holatdagina kvazineytrallik ro‘y beradi.
Moddaning qattiq, suyuq yoki gaz qolatlarda bo‘lishi uning agregat holatlari deyiladi. Yuqorida aytilganlardan ravshanki, plazma xususiyatlari moddaning oddiy gaz holatidagi xususiyatlaridan ko‘p jihatdan farq qiladi. Shuning uchun plazmani moddaning to‘rtinchi holati deb hisoblanadi. Plazma xususiyatlaridan foydalanish xozirgi. zamon texnikasi taraqqiyotida g‘oyat katta ahamiyatga ega.
Plazma lampasida elektronlar ionlar bilan birlashib, yuqori energiyali holatdan quyi energiyali holatga o‘tadi va nurlanadi.
lazma: asosiy tushuncha va harakteristikalari.
Plazma ionlashgan gaz bo’lib, manfiy zaryadlangan zarrachalar (elektron va manfiy ionlar), musbat zaryadli ionlar va neytral zarrachalardan (turg’un va uyg’otilgan holatdagi atom va molekulalar) tashkil topgan.
Plazma zarrachalar sistemasi bo’lib, ionlanish darajasi, temperatura zichligi element tarkibi va kvazineytralligi bilan harakterlanadi.
Moddani plazma holatiga o’tish yoki atom va mo’lekulalarni ionizatsiya jarayoni zarrachalarning o’zaro ta’siri yoki ularning nurlanish ta’siri bilan bog’liq bo’ladi.
Plazma manbalarida ionizatsiya jarayoni tehnologik harakterga ega bo’lib, elektron zarb yoki kvant nurlanishlarning atomga ta’siri bilan kuzatiladi. Ionizatsiya jarayonida elektronlar yoki nurlanishning kvant energiyasi atomlarning ionizatsiya energiyasidan katta bo’lishi kerak.
Plazmada ionizatsiya jarayoniga teskari jarayon rekombinatsiya jarayoni kuzatiladi. Rekombinatsiya jarayoni turli xil ishorali zaryadli zarrachalarning to’qnashishida yuz beradi. Rekombinatsiya jarayonida ajratilgan energiya toqnashayotgan zarrachalarning biriga beriladi.
Plazmaning asosiy harakteristikalari:
Plazmaning ionlanish darajasi ai plazma hajmidagi ionlashgan zarrachalar sonini moddadagi boshlang’ich neytral zarrachalar soniga nirbati bilan aniqlanadi.
Plazmadagi ionizatsiya va rekombinatsiya jarayoni tenglashganda plazmaning ionlanish darajasi o’zgarmay qoladi.
Plazmaning ionlanish darajasi qiymatiga qarab plazmalar
Kuchsiz ionlashgan (ai<1)
Ionlashgan (ai<1)
To’liq yoki yuqori ionlashgan ( ai 100 % ga yaqin). plazmalarga bo’linadi.
Plazmaning kvazinaytralligi katta hajmda va keng vaqt intervalida quyidagi shartni bajarilishi bilan harakterlanadi
Σ𝑧 (𝑛) =(ne)(ni) va (ne) ionlar va elektronlarning o’rtacha konsentratsiyasi. z- ionlar ionizatsiyasining karraligi (z>1)
Plazmada zaryadning hajmiy masshtabda bo’lishishi Debay uzunligi deyiladi. Elektronli plazma zarrachalarning elektrostatik va issiqlik energiyalarini tengligi bilan harakterlanadi.
𝐷=√𝑘𝑇𝑒/8𝜋𝑒2𝑛𝑒
k- Boltsman doimiysi. E va Te plazma zaryadi va temperaturasi.
D- masofada qarama qarshi zaryadli zarrachalarni ekrani hosil bo’ladi.(Kulon potensiali e marta kamayadi). Shuning uchun Debay ekranlanish radiusi deyiladi. L - o’lchamidagi plazma uchun, L>>D shart bajariladi.
D radiusli sferadagi zarrachalar soni ko’p bo’lib, ularning o’zaro ta’sir energiyalari issiqlik energiyalaridan kichik bo’lsa bu plazmani ideal gaz deb qarash mumkin.
neD3>>1
Plazma temperaturasini o’zgartirmagan holda plazma jichligini oshirsak D kamayib shart bajarilmasligi mumkin. Bunda plazmani ideal deb hisoblash mumkin emas.
Har bir zarrachaga qolgan zarrachalarning maydonlari ta’sir qiladi. Juft ro’qnashishlar o’z ma’nosini yo’qotadi.
Zaryadlarning masshtab bo’yicha taqsimlanishi.
tD =D/v
v- zaryadli zarrachalar issiqlik harakatining o’rtacha tezligi.
TD vaqtdan kichik vaqt oralig’ida kvazineytrallik sharti buzilib plazmadagi zaryad zichligini tebranishi vujudga keltiradi va quyidagi chastotalar bilan harakterlanadi.
Elektronli plazma chastotasi
𝜔𝑜𝑒=√4𝜋 𝑒2𝑛𝑒/𝑚√𝜔 2𝑜𝑒+𝜔 2𝑜𝑖
e va M –elektron va ion massasi.
Ion massasi elektron massasidan juda kichik bo’lganligi uchun plazma chastotasi ionli plazma chastotasiga teng bo’ladi. Plazmaning chiziqli chastotasi quyidagi formula bilan aniqlanadi.
Ion massasi 10-26 elektrondan 105 marta katta, protonniki 10-27 elektrondan 104 marta katta.
𝑓0≈𝑤oe/2𝜋=8.96∗103√𝑛e
n-1sm3 dagi elektronlar soni.
Plazmadagi zarrachalarning issiqlik energiyalari bo’yicha taqsimoti asosiy termodinamik kattalik temperatura bilan harakterlanadi. Umumiy holda plazmadagi zarrachalar (elektronlar, ionlar va neytral atomlar) o’z temperaturalari bilan harakterlanadi.
Te, Ti, Tn elektron, ion va neytral atomlar temperaturasi.
Issiqlik balansi holatida barcha zarrachalar tezliklari va energiyalari bo’yicha Maksvell taqsimotiga ega. Bunda ularning temperaturalari bir xil bo’lib, bunday plazma izotermik plazma deyiladi. Plazmaning qizish darajasi uning tarkibidagi eng harakatchan zarrachalar elektronlar energiyasi bilan harakterlanadi.
Agar Te<10eV bo’lsa past temperaturali plazma deyiladi.
Plazma bu ko‘p sonli ionlar va elektronlardan tashkil topgan kuchli ionlashgan gazdir. Plazma hosil qilish uchun, energiyaning turli shakllaridan - issiqlik energiyasi, elektr, yoki, nurlanish energiyalaridan foydalanish mumkin. Masalan, gazni shunchalik kuchli qizdirilsaki, unda, atomlarning o‘zaro to‘qnashishi natijasida, bir-biridan elektronlarni urib chiqarib yuborsa, ushbu gaz plazma holatiga o‘tadi. Gazning o‘zi singari, plazma ham, o‘zi turgan idish shakliga kiradi. Oddiy gazlardan farqli o‘laroq, plazma magnit maydoni ta'sirida turli xil strukturalar hosil qiladi va ularning ko‘rinishi xuddi naqshlar singari, turli katakchalar, qatlamlar va chiziqlar ko‘rinishida bo‘ladi. Shuningdek, oddiy gazlarda uchramaydigan yana bir holat - uning muhitida tarqaladigan to‘lqinlar xilma-xilligi bilan ham plazma gazdan farqlanadi.
oddaning plazma holatini ilk marta payqab qolgan olim Britaniyalik mashhur fizik Uilyam Kruks (1832-1919) bo‘lib, u keyinchalik o‘z nomi bilan atalgan (Kruks trubkasi) gazorazryadli vakuum trubkasi bilan tajriba o‘tkazayotgan paytda ushbu fizik fenomenni sezib qolgan. Aslida, plazma - moddaning agregat holatlari ichida Koinotda eng keng tarqalgan ko‘rinishidir. Xususan, deyarli barcha charaqlab turgan yulduzlar asosan plazmadan tashkil topgan bo‘ladi. Yer sharoitidagi plazma manbalariga oddiy misollar tariqasida, fluoressent lampalar, plazmali televizorlar, neon reklamalari va chaqmoqlarni keltirish mumkin. Yer atmosferasining yuqori qatlamlaridan biri - ionosfera ham Quyosh nurlanishlari tufayli yuzaga kelgan plazmadan iborat. Olis masofalarga radioaloqa signallari uzatish sohasida aynan ionosfera juda katta ahamiyat kasb etadi.
Plazma xossalarini o‘rganishda turli tuman gazlardan va juda keng harorat diapazonlaridan foydalaniladi. Shuningdek, plazma xususiyatlarini tadqiq qilishda, gazlarga nisbatan qo‘llaniladigan tashqi maydon intensivligi ham ba'zan juda katta darajalarga olib chiqiladi. Ayrim tajribalarda, plazmaning o‘zini qanday tutishini o‘rganish maqsadida, gazga shunchalik katta maydon kuchlanganligi berilganki, bunday maydon intensivligi tabiatda faqat astrofizikadagi termoyadroviy reaksiyalarda bo‘ladi. Plazmadagi zaryadlangan zarralar bir-biriga nisbatan juda yaqin joylashadi va shu sababli, undagi har bir zaryadlangan zarraga o‘z yaqinidagi boshqa ko‘plab zarrachalar ta'sir ko‘rsatadi. Plazmali televizorlarda ksenon va neon gazlari atomlarining kuchli qo‘zg‘alishi natijasida, ular yorug‘lik kvantlarini - fotonlarni chiqara boshlaydi. Ushbu kvantlarning ba'zilari, yorug‘likning biz ko‘ra olmaydigan ultrabinafsha spektriga taalluqli bo‘ladi. Aynan o‘sha kvantlar ekrandagi lyuminoforga ta'sir ko‘rsatib, o‘z navbatida, lyuminoforni biz ko‘ra oladigan spektrdagi yorug‘lik chiqarishga majbur qiladi. Displeyning har bir pikseli, yanada kichikroq bo‘lgan pikselchalardan iborat bo‘lib, undagi lyuminofor turli rangdagi yorug‘lik nurlarini - yashil, ko‘k va qizil nurlarni chiqaradi.
lazma lazer, mikroto'lqinli generator yoki har qanday kuchli elektromagnit maydon yordamida amalga oshirilishi mumkin.
Plazma haqida ko'p narsalarni eshitsangiz ham, koinotdagi eng keng tarqalgan modda bo'lib, Yerda nisbatan keng tarqalgan.
Plazma qanday ishlab chiqarilgan?
Plazma erkin elektronlar va musbat zaryadli ionlardan (kationlar) ishlab chiqariladi.
Plazma xususiyatlari
Plazma zaryadlangan zarrachalardan iborat bo'lgani sababli, plazma elektromagnit maydonlarga ta'sir qiladi va elektrni o'tkazadi. Aksincha, ko'pgina gazlar elektr izolyatorlari.
Gaz kabi, plazma ham aniqlangan shakli va hajmi yo'q.
Plazma magnit maydonga duch kelganda, qatlamlar, filamentlar va chiziqlar kiradi. Plazma to'pi tarkibida ushbu tuzilmalardan ayrimlari yaxshi misol bo'lishi mumkin.
adPlazma nima uchun ishlatiladi?
Plazma televizorda, neon belgilari va floresan chiroqlarda ishlatiladi . Yulduzlar, chaqmoqlar, Aurora va ba'zi olov plazmadan iborat.
Plazma qaerdan topsam bo'ladi?
Ehtimol plazmani sizdan ko'ra tez-tez uchratasiz. Ko'proq ekzotik plazma manbalari yadroviy termoyadroviy reaktorlarda va qurollardagi zarrachalarga o'z ichiga oladi, ammo kundalik manbalarga Quyosh, chaqmoq, olov va neon belgilari kiradi. Plazmadagi boshqa misollarni statik elektr, plazma to'playdi, St.
Plazma ionlashgan gaz bo’lib, manfiy zaryadlangan zarrachalar (elektron va manfiy ionlar), musbat zaryadli ionlar va neytral zarrachalardan (turg’un va uyg’otilgan holatdagi atom va molekulalar) tashkil topgan.
Plazma zarrachalar sistemasi bo’lib, ionlanish darajasi, temperatura zichligi element tarkibi va kvazineytralligi bilan harakterlanadi.
Moddani plazma holatiga o’tish yoki atom va mo’lekulalarni ionizatsiya jarayoni zarrachalarning o’zaro ta’siri yoki ularning nurlanish ta’siri bilan bog’liq bo’ladi.
Plazma manbalarida ionizatsiya jarayoni tehnologik harakterga ega bo’lib, elektron zarb yoki kvant nurlanishlarning atomga ta’siri bilan kuzatiladi. Ionizatsiya jarayonida elektronlar yoki nurlanishning kvant energiyasi atomlarning ionizatsiya energiyasidan katta bo’lishi kerak.
Plazmada ionizatsiya jarayoniga teskari jarayon rekombinatsiya jarayoni kuzatiladi. Rekombinatsiya jarayoni turli xil ishorali zaryadli zarrachalarning to’qnashishida yuz beradi. Rekombinatsiya jarayonida ajratilgan energiya toqnashayotgan zarrachalarning biriga beriladi.
Plazmaning asosiy harakteristikalari:
Plazmaning ionlanish darajasi ai plazma hajmidagi ionlashgan zarrachalar sonini moddadagi boshlang’ich neytral zarrachalar soniga nirbati bilan aniqlanadi.
Plazmadagi ionizatsiya va rekombinatsiya jarayoni tenglashganda plazmaning ionlanish darajasi o’zgarmay qoladi.
Plazmaning ionlanish darajasi qiymatiga qarab plazmalar
Kucsiz ionlashgan (ai<1)
Ionlashgan (ai<1)
To’liq yoki yuqori ionlashgan ( ai 100 % ga yaqin). plazmalarga bo’linadi.
Plazmaning kvazinaytralligi katta hajmda va keng vaqt intervalida quyidagi shartni bajarilishi bilan harakterlanadi
Σ𝑧 (𝑛)𝑧 =(ne)
(ni) va (ne) ionlar va elektronlarning o’rtacha konsentratsiyasi. z- ionlar ionizatsiyasining karraligi (z>1)
Plazmada zaryadning hajmiy masshtabda bo’lishishi Debay uzunligi deyiladi. Elektronli plazma zarrachalarning elektrostatik va issiqlik energiyalarini tengligi bilan harakterlanadi.
𝐷=√𝑘𝑇𝑒/8𝜋𝑒2𝑛𝑒
k- Boltsman doimiysi. E va Te plazma zaryadi va temperaturasi.
D- masofada qarama qarshi zaryadli zarrachalarni ekrani hosil bo’ladi.(Kulon potensiali e marta kamayadi). Shuning uchun Debay ekranlanish radiusi deyiladi. L - o’lchamidagi plazma uchun, L>>D shart bajariladi.
D radiusli sferadagi zarrachalar soni ko’p bo’lib, ularning o’zaro ta’sir energiyalari issiqlik energiyalaridan kichik bo’lsa bu plazmani ideal gaz deb qarash mumkin.
neD3>>1
Plazma temperaturasini o’zgartirmagan holda plazma jichligini oshirsak D kamayib shart bajarilmasligi mumkin. Bunda plazmani ideal deb hisoblash mumkin emas.
Har bir zarrachaga qolgan zarrachalarning maydonlari ta’sir qiladi. Juft ro’qnashishlar o’z ma’nosini yo’qotadi.
Zaryadlarning masshtab bo’yicha taqsimlanishi.
tD =D/v
v- zaryadli zarrachalar issiqlik harakatining o’rtacha tezligi.
TD vaqtdan kichik vaqt oralig’ida kvazineytrallik sharti buzilib plazmadagi zaryad zichligini tebranishi vujudga keltiradi va quyidagi chastotalar bilan harakterlanadi.
Elektronli plazma chastotasi
𝜔𝑜𝑒=√4𝜋 𝑒2𝑛𝑒/𝑚𝑒
Ionli plazma chastotasi
𝜔𝑜𝑖𝑧=√4𝜋 𝑒2𝑛𝑖𝑧/𝑀
Plazma chastotasi
𝜔𝑜=√𝜔 2𝑜𝑒+𝜔 2𝑜𝑖
me va M –elektron va ion massasi.
Ion massasi elektron massasidan juda kichik bo’lganligi uchun plazma chastotasi ionli plazma chastotasiga teng bo’ladi. Plazmaning chiziqli chastotasi quyidagi formula bilan aniqlanadi.
Ion massasi 10-26 elektrondan 105 marta katta, protonniki 10-27 elektrondan 104 marta katta.
𝑓0≈𝑤oe/2𝜋=8.96∗103√𝑛e
n-1sm3 dagi elektronlar soni.
Plazmadagi zarrachalarning issiqlik energiyalari bo’yicha taqsimoti asosiy termodinamik kattalik temperatura bilan harakterlanadi. Umumiy holda plazmadagi zarrachalar (elektronlar, ionlar va neytral atomlar) o’z temperaturalari bilan harakterlanadi.
Te, Ti, Tn elektron, ion va neytral atomlar temperaturasi.
Issiqlik balansi holatida barcha zarrachalar tezliklari va energiyalari bo’yicha Maksvell taqsimotiga ega. Bunda ularning temperaturalari bir xil bo’lib, bunday plazma izotermik plazma deyiladi. Plazmaning qizish darajasi uning tarkibidagi eng harakatchan zarrachalar elektronlar energiyasi bilan harakterlanadi.
Agar Te<10eV bo’lsa past temperaturali plazma deyiladi.
3. Plazma oqimini olish.
Plazma va ionli plazma tehnologiyasi ma’lum parametrdagi plazma oqimlaridan foydalanishga asoslangan. Plazma oqimining asosiy harakteristikalari zarrachalar tezligi va zichligi, energiyasi va terkibi hisoblanadi.
Ko’plab plazma tehnologiyalarida zarrachalarning energiyasi va plazma oqimining tezligi hosil qilingan plazmani tezlatish bilan amalga oshiriladi.
Ionli plazmani tezlatish elektr maydoni yoki boshqa neytral zarrachalar bilan bir marta to’qnashish bilan amalga oshiriladi.
To’qnashish mehanizmi bilan tezlatish gazodinamik metod hisoblanadi.
Plazmani elektromagnit tezlatish faqat ionli plazmalar uchun qo’llaniladi. Qurilmaning masshtabi erkin yugurish yo’lidan ko’p marta kichik bo’lib, to’qnashishlar chastotasi esa plazmaning dinamik chastotalaridan juda kichik bo’lganda Boltsman tenglamasiga asosan Vlasov tenglamasiga mos holda (𝜐≪𝑤0/2𝜋𝑐)
Bu yerda ionlar va elektronlarning taqsimot funksiyasi. Soddalik uchun ionlar bir xil zaryadli deb olinadi. To’qnashishlar hisobga olinmagnligi uchun tenglamaning o’ng tomoni 0 ga tenglangan.
o’qnashishsiz plazma oqimi plazmaning gidrodinamik modeli deyiladi. Bunda plazmaoqimini bir komponentli suyuqlik deb qarash mumkin. Bunda asosiy tezlatuvchi kuch Ampar kuchi hisoblanadi. Plazmadagi bir zaryad ionlari va elektronlarning harakat tenglamasi quyidagi ko’rinishda bo’ladi.
tenglamani electron va ionlar bosimi gradientini va ishqalanish kuchini hisobga olgan holda elektronli hamda ionli plazmalar uchun me<
u yerda Tei - elektron ion to’qnashishlarining o’rtacha vaqti.
Vi- ionlar tezligi
Ve- elektronlar tezligi.
Pi=nikTi Pe=nekTe E va B elektr va magnit maydonlarining zarracha joylashgan nuqtadagi qiymatlari.
Yuqorida tenglamada asosan 3 ta kuch mavjuq bo’lib, ular yordamida plazma zarrachasining tezlanishi aniqlanadi. Tenglamaning o’ng tomonidagi birinchi had ionli yoki elektronli bosim ta’sirida hosil bo’lgan gazodinamik tezlanishni ifodalab plazma zarrachasining xaotik harakatini ifodalaydi.
Tenglamadagi ikkinchi had elektr maydon tomonidan ta’sir qiluvchi tezlanishni ifodalaydi. Lorens kuchi esa zarracha tezligiga perpendikulyar yo’nalgan bo’lib u ish bajarmaydi. 3-had plazmadagi ishqalanish kuchini ifodalaydi.
Ma’lum bir shartlar bajarilganda plazmani bir jinsli suyuqlik sifatida qarash mumkin. Uning teshkil etuvchi zichliklari o’zaro teng bo’lganda ne=ni=n plazmadagi zarrachalar zichligi quyidagicha ifodalanadi.
(1.12) formulaga asosan (1.11) formulani quyidagicha ifodalash mumkin.
Bu formula ikkinchisi tok jichligi va elektr maydon kuchlanganligi orasidagi bog’lanishni ifodalab umumlashgan Om qonuni ro’lini o’ynaydi. Birinchisi esa asosiy hisoblanib tezlanish mehanizmini ifodalaydi.
Shunday qilib plazma oqimini tezlatishda gazodinamik kuchlar va amper kuchi ish bajaradi. Bu qarama qarshilik magnit maydoni harakatlanuvchi zarrachalar ustida ish bajarmasligi orqali tushuntiriladi. (1.11) formulaga asosan elektr maydoni, ishqalanish kuchi, elektronlar va ionlar to’qnashishi natijasida ish bajaradi. (1.14) tenglamadagi magnit maydoni tashqi manbalardan hosil bo’lib, Maksvell tenglamasiga asosan
Bunda D X - sirt elementlari. S- kontur yuzi, j-tok kuchi (1.16) formula yordamida razryad sistemalari uchun magnit maydonni hisoblash mumkin.
Jumladan I tok o’tayotgan n va r2 radiusli silindrlar uchun
|
| |
