Модель ЛТР

Как видно из уравнения (7), с возрастанием N_e, или уменьшением A_ki для верхних уровней, населенность уровня k перестает зависеть от электронной плотности. А так как прямые и обратные переходы связаны соотношением , населенность N_k и интенсивность излучения , что характерно для условий ЛТР. Равновесие называется Локальным, потому, что Т_е зависит от координат. Если при этом температура для каждой из компонент плазмы получается своя T_e ≠ T_i ≠ T_N, то равновесие называют Частичным (ЧЛТР). По мере роста плотности плазмы область применимости ЧЛТР расширяется, а значения температур различных компонент сближаются. Выравнивание температур соответствует переходу от ЧЛТР к ЛТР. В Ar и в смеси аргона с водородом этот переход происходит при N_e~ 3∙10¹⁵ см^-3. В гелиевой плазме при N_e ~ 10¹⁸ см^-3. (Рисунок).

При ЛТР все частицы плазмы находятся в равновесии с локальным значением температуры, а излучение не равновесно. Как правило, лабораторная плазма имеет для этого недостаточно большие размеры. С увеличением оптической толщины длина пробега фотонов становится сравнимой с размерами плазмы сначала в центре линии, где наибольший коэффициент поглощения.

Коэффициент поглощения при Лоренцовской форме контура равен:

(8)

В центре линии при l = l₀ (9)

Например, для линии La l = 121.5 нм

(10)

В диверторе большого токамака при N_H ~ 10¹³ см^-3 и L~ 1 м поглощение La уже вполне заметно и это приводит к изменению населенности уровня n = 2 и многочисленным последствиям.

При дальнейшем увеличении плотности заметное поглощение начинается и на крыльях линии. При неоднородном распределении температуры и плотности это приводит к самообращению линии – в центре линии появляется провал интенсивности. При этом интенсивность в центре линии и на крыльях относится к разным точкам в плазме.

Дата добавления: 2014-01-20