Оценка электронной температуры по факту наблюдения ионов Nz

Прерыватель

В качестве источника удобно использовать перестраиваемый лазер (диодный).

Преимущества: Узкая линия, хорошая направленность, высокая яркость - собственным излучением плазмы можно пренебречь. Опасность - насыщение перехода.

Р_насыщ ~ 10 Вт/см². Можно использовать лазер с Р < 0.1 Вт/см².

Уже из самого факта присутствия в спектре излучения плазмы линий ионов N_z и отсутствия линий ионов N_z+1 можно сделать вполне обоснованные заключения о величине электронной температуры.

Напишем систему уравнений баланса для ионов N_z:

(1)

Условия при t=0:N_z-1(0) = 1; N_z(0) = 0;N_z+1(0) = 0;(2)

Первое уравнение интегрируется легко:

(3)

Используя найденное решение, интегрируем уравнение для N_z как линейное:

(4)

С ростом заряда Z растет энергия ионизации иона I_z, а скорость ионизации падает как I_z^-3/2. Поэтому обычно бывает S_z << S_z-1. Тогда

(5)

Эта функция обращается в ноль как при n_eS_zt → 0, так и при n_eS_zt → ∞. Максимум находится где-то при n_eS_zt ~ 1. Из этого условия можно оценить Те.

(6)

Отсюда находим (7)

Типичные значения: n_e ~ 10¹⁴ см^-3, t ~ 10^-3 c и

Для ионов c Z=2 получается Iz/Te ~ 5. Для ионов с Z=4 Iz/Te ~ 3-4.

Например, ион CIII: Iz ~ 50 eV и Те ~ 10 eV.

Ион CV: Iz ~ 400 eV Te ~ 130 eV

Более точные оценки можно получить создав модель, численно описывающую процессы ионизации, возбуждения и переноса ионов.

Дата добавления: 2014-01-20