* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

41 ПЛАЗМА 42 зация имеет место т а к ж е в н е к - р ы х в и д а х э л е к т р и ч . разряда в г а з а х п р и достаточно в ы с о к о й п л о т н о с т и (дуговой р а з р я д ) и в г о р я ч е м п л а м е н и с д о б а в к а м и щелочных м е т а л л о в . В р а б о т а х по п р о б л е м е п р я м о г о преобразования тепловой энергии в электрическую широко используется термич. П. Концентрация заря­ женных частиц в термич. П. определяется условием химия, р а в н о в е с и я — з а к о н о м д е й с т в у ю щ и х м а с с . Процесс и о н и з а ц и и р а с с м а т р и в а е т с я п р и этом к а к обратимая химия, реакция: a z=t i + е где а — а т о м , i — и о н , е — э л е к т р о н . З а к о н дейст­ в у ю щ и х масс д л я этой р е а к ц и и имеет вид: пп 1п = К где п — к о н ц е н т р а ц и и соответствующих частиц, К — к о н с т а н т а р а в н о в е с и я , з а в и с я щ а я от т е м п - р ы . Е с л и г а з о д н о к о м п о н е н т н ы й и о б р а з у ю т с я т о л ь к о од­ н о з а р я д н ы е ионы (т. е. темп-pa не с л и ш к о м в ы с о к а ) , то, по у с л о в и ю к в а з и н е й т р а л ь н о с т и , к о н ц е н т р а ц и и ионов и э л е к т р о н о в р а в н ы и з а к о н д е й с т в у ю щ и х масс п р и н и м а е т вид: е л магнитной ловушке, толкать магнитным поршнем. Ч а с т и ц ы з а м а г н и ч е н н о й П . с о в е р ш а ю т винтовое дви­ ж е н и е , с к л а д ы в а ю щ е е с я и з свободного д в и ж е н и я вдоль силовых линий магнитного поля и циклотрон­ ного в р а щ е н и я в о к р у г н и х . И з у ч е н и е г о р я ч е й з а м а г ­ н и ч е н н о й П . я в л я е т с я основой работ по п р о б л е м е у п ­ р а в л я е м ы х т е р м о я д е р н ы х р е а к ц и й и по у с к о р е н и ю п л а з м е н н ы х с т р у й . В г о р я ч е й П. м о л е к у л ы п о л н о с т ь ю д и с с о ц и и р о в а н ы ; х и м и ч . п р о ц е с с ы в т а к о й П . отсутст­ вуют. Х и м и ч е с к и е п р о ц е с с ы в н и з к о т е м ­ п е р а т у р н о й П. Н и з к о т е м п е р а т у р н о й с ч и т а е т с я П . с темп-рой п о р я д к а и л и н и ж е 1 эв. В н и з к о т е м п е р а ­ т у р н о й П . п р и с у т с т в у ю т н е д и с с о ц и и р о в а н н ы е моле­ к у л ы и м о л е к у л я р н ы е ионы и с т а н о в я т с я в о з м о ж н ы м и х и м и ч . р е а к ц и и с у ч а с т и е м г а з о в ы х ионов ( с м . И о н ы в г а з а х ) . М о л е к у л я р н ы е ионы в П . могут иметь с о с т а в , невозможный для устойчивой нейтральной моле­ кулы. Таковы, напр., утяжеленные ионы Н , СН ? + + 3 5 Значение к о н с т а н т ы р а в н о в е с и я и о н и з а ц и и может быть вычислено с п о м о щ ь ю с т а т и с т и ч . т е р м о д и н а м и к и ; результатом является формула Саха: K = n n ln ^3.10« (g giiS )T^ e~ l Здесь к о н ц е н т р а ц и и п в ы р а ж е н ы в ч и с л а х частиц в см?, темп-pa Т— в э л е к т р о н в о л ь т а х (эв— общепри­ н я т а я в ф и з и к е П. единица э н е р г и и и темп-ры; под темп-рой в энергетич. е д и н и ц а х п о д р а з у м е в а е т с я ве­ личина /сГ, где к— п о с т о я н н а я Б о л ь ц м а н а ; 1 эв— — 1 1 6 0 0 ° К ) ; J— э н е р г и я и о н и з а ц и и в эв ( п о т е н ц и а л и о н и з а ц и и ) ; g— статистич. веса ч а с т и ц (числа п о ­ рядка е д и н и ц ы ) . З н а ч е н и я J и g м о ж н о н а й т и в ф и з и ч . с п р а в о ч н и к а х . Е с л и атом с о д е р ж и т более одного элек­ трона, то п р и очень в ы с о к и х т е м п - p a x о б р а з у ю т с я мно­ г о з а р я д н ы е и о н ы . Р а в н о в е с н а я и х к о н ц е н т р а ц и я оп­ ределяется у р - н и е м з а к о н а д е й с т в у ю щ и х масс: Щ п 1щ=К e { a e a + 1 е J T С Н * и т. д., получающиеся присоединением про­ тона к м о л е к у л е . И з у ч е н и е р е к о м б и н а ц и и и о н о в в П . и н е р т н ы х г а з о в у к а з ы в а е т на с у щ е с т в е н н у ю р о л ь диссоциативной рекомбинации с участием молеку­ л я р н ы х ионов типа Н е * , N e * , А г * и т. д . , в то в р е м я к а к н е й т р а л ь н ы е м о л е к у л ы т а к о г о состава н е и з в е с т н ы . Н а р я д у с х и м и ч . р е а к ц и я м и , б о л ь ш о е з н а ч е н и е име­ ют физич. п р о ц е с с ы р е з о н а н с н о й п е р е д а ч и э н е р г и и . Т а к , б ы с т р ы й ион м о ж е т отнимать э л е к т р о н у мед­ л е н н о г о атома. П р и этом п р о ц е с с е п е р е з а р я д к и об­ р а з у ю т с я быстрые н е й т р а л ь н ы е а т о м ы , уносящие энергию из м а г н и т н ы х л о в у ш е к . М е т а с т а б и л ь н ы й в о з ­ б у ж д е н н ы й атом п р и с т о л к н о в е н и и с н е й т р а л ь н ы м атомом может в ы з ы в а т ь его и о н и з а ц и ю . Е с л и энер­ г и я в о з б у ж д е н и я одного атома б л и з к а к э н е р г и и иони­ з а ц и и д р у г о г о , то п р о ц е с с п р и о б р е т а е т р е з о н а н с н ы й х а р а к т е р , т. е. в е р о я т н о с т ь его р е з к о в о з р а с т а е т . Т а к о б ъ я с н я е т с я облегчение э л е к т р и ч . п р о б о я в а р г о ­ не п р и д о б а в л е н и и н е о н а . 2 Молекулы, присутствующие в П. газового разряда, вступают в разнообразные химич. реакции. Однако где и н д е к с ы i , i — 1 о б о з н а ч а ю т з а р я д н о с т ь и о н а . специфич. р о л ь П. в э т и х р е а к ц и я х не д о к а з а н а . J — В п л о т н о й р а в н о в е с н о й П. р е а к ц и и п р о т е к а ю т по чи­ Значение К в ы р а ж а е т с я т а к ж е , к а к и д л я п е р в о й сту­ сто т е р м и ч . м е х а н и з м у , а р о л ь э л е к т р и ч . р а з р я д а сво­ пени и о н и з а ц и и . д и т с я просто к н а г р е в у . Т а к о в ы п р о ц е с с ы ф и к с а ц и и Т е м п - p a , н е о б х о д и м а я д л я т е р м и ч . и о н и з а ц и и , тем атмосферного азота в д у г о в о м р а з р я д е и э л е к т р о ­ больше, чем в ы ш е э н е р г и я и о н и з а ц и и . Н а и м е н ь ш у ю к р е к и н г а метана и д р у г и х у г л е в о д о р о д о в д л я п о л у ч е ­ энергию и о н и з а ц и и имеют щелочные м е т а л л ы , а в ния ацетилена. В разреженной неравновесной П. данной г р у п п е п е р и о д и ч . системы э н е р г и я и о н и з а ц и и возбуждение молекул может происходить при прямом у м е н ь ш а е т с я с увеличением атомного н о м е р а . Н а и б о ­ ударе быстрых электронов или ионов. Энергия воз­ лее удобным д л я эксперимента видом т е р м и ч . П . ока­ зывается поэтому ц е з и е в а я П . В т е х н и ч . п р и л о ж е н и я х буждения и испускаемого возбужденными атомами и с п о л ь з у е т с я к а к более д о с т у п н а я к а л и е в а я П. ультрафиолетового излучения в дальнейшем может использоваться д л я неравновесного протекания хи­ П . г а з о в о г о р а з р я д а. П р и э л е к т р и ч . р а з ­ ряде в газе н и з к о й п л о т н о с т и и о н и з а ц и я п р о и з в о ­ мич. реакций аналогично механизмам радиационной дится э л е к т р о н н ы м у д а р о м . П р и достаточно высоком химии и фотохимии. П р и м е р о м подобного п р о ц е с с а приложенном напряжении становится возможным я в л я е т с я п о л у ч е н и е озона в э л е к т р и ч . р а з р я д е . размножение э л е к т р о н о в п о т и п у ц е п н о й р е а к ц и и : Т е х н и ч е с к о е п р и м е н е н и е . Важней­ возникает э л е к т р о н н а я л а в и н а и п р о и с х о д и т элект­ шие возможности использования П. связаны с пер­ рич. пробой г а з а . Р а з л и ч а ю т э л е к т р о д н ы й и безэлект­ спективными проблемами энергетики: у п р а в л я е м ы ­ родный р а з р я д . В п е р в о м большое значение имеют ми т е р м о я д е р н ы м и р е а к ц и я м и и п р я м ы м п р е в р а щ е ­ я в л е н и я на э л е к т р о д а х : термическая, полевая нием тепловой э н е р г и и в э л е к т р и ч е с к у ю . Х и м и ч . ре­ (автоэлектронная) и в т о р и ч н а я эмиссия э л е к т р о н о в . акции в электрич. разрядах, а также взаимодействие В безэлектродном высокочастотном р а з р я д е к о н ц е н ­ вытекающих из разряда плазменных струй с различ­ трация электронов определяется размножением их ными реагентами составляют в а ж н у ю область хи­ в электронной лавине и рекомбинацией при тройных мии П . П . у ч а с т в у е т во всех п р о ц е с с а х , где г а з ы на­ с т о л к н о в е н и я х в объеме и после диффузии на с т е н к и , г р е в а ю т с я до с в е р х в ы с о к и х т е м п - р . Т а к , в э л е к т р о с в а р ­ аналогично к о н ц е н т р а ц и и а к т и в н ы х ц е н т р о в ц е п н о й ке п о л у ч и л и п р и м е н е н и е п л а з м е н н ы е г о р е л к и . П р и ­ реакции. менение П . к а к в ы с о к о т е м п е р а т у р н о й с р е д ы п р и об­ р а б о т к е м е т а л л о в н а з . иногда э л е к т р о н н о й т е х н о л о ­ Г о р я ч а я з а м а г н и ч е н н а я П. В разре­ г и е й . Высокочастотные и н д у к ц и о н н о - п л а з м е н н ы е фа­ женной г о р я ч е й П . , п о м е щ е н н о й в магнитное п о л е , кельные горелки применяются для выращивания кри­ движение частиц о г р а н и ч и в а е т с я м а г н и т н ы м и с и л а м и . Т а к у ю П . н а з . з а м а г н и ч е н н о й ; ее м о ж н о у д е р ж а т ь в I с т а л л о в т у г о п л а в к и х веществ — в п р о м ы ш л е н н о с т и