ASTRONET - ionizare echilibru

ionizare echilibru

- distribuția staționară a ionilor de plasmă peste taxele (gradul de ionizare). I. p. determinată de echilibrul (Dynamic. poise) a tuturor proceselor de ionizare și recombinare și depinde de rata de turii și densitatea plasmei, precum și extern. impacturi. Acestea din urmă includ: intensitatea e-mag. radiație, densitatea fluxului cosmic. raze, etc.

Fie N (X, z) numarul Xz X ionilor din celula unitate. volum, unde z - spectroscopic. simbol ion la-ing 1 multiplicități superior (încărcare) ion. Pentru atomii neutri z = 1 pentru z atomi individual ionizate = 2, etc. Pentru o anumita valoare a atomilor z este scris de obicei sub forma unui număr roman lângă simbolul elementului, de exemplu. pentru X = Fe = ion Fe25 FeXXV = Fe 24+ (este - Fe ion cu doi electroni - heliu ca și ioni). Concentrația relativă a ionilor notată Xz nz = N (X, z) / N (X). în care - concentrația totală a ionilor Xz.

Valorile și dependența nz nz pe-ritm ry [NZ (T)] sunt semnificativ diferite la densități plasmatice ridicate și scăzute. Procesul în care determinarea yavl. recombinare. La o densitate mare de recombinare neradiativ predomină la cer poate avea loc numai în timpul coliziunii trei particule - ioni și doi electroni:
. (1)
Al doilea electron are nevoie pentru a ridica mai întâi excesul de energie (cinetică ea. Energii și energia de legătură). La o densitate scăzută, probabilitatea procesului (1) este mic și dominat de recombinare cu două particule implicând de fotoni (cm. Mai jos). În ceea ce privește ionizarea. în ambele cazuri, în absența externe. Iradierea se datorează coliziunilor cu electroni:
. (2)
astfel la densități ridicate și absența externe. Iradierea I. p. datorită echilibrului dintre două procese reciproc inverse (1) și (2). Aceasta înseamnă că există un echilibru termodinamic local (LTE). Cazul densități mici numite. Limita coronal (KP) ca este bine pus în aplicare în condițiile coroanei solare (aproximativ LTE și KP cm. Art. Linia Radiația).

În contextul macrocharacteristics LTE număr multiplicitate specific de ioni este complet determinat - roi tempo T și densitatea de electroni NE, și nu depinde de caracteristicile proceselor elementare de ionizare și recombinare. Astfel nz sunt formula Saha.

în care (3)
și gz - energie de ionizare și statistică. Xz ion greutate (mai precis, raportul statistic. Greutate cu nivelurile de energie). Factorul S poate fi scris ca
, (4)
în care - ra-paced în eV (K). Prin urmare, este clar că pentru orice densitate și tempo-rah reprezentând naț. interes, S este extrem de mare.

Când z> 1 nz f-TION (T) cu creșterea T crește inițial datorită ionizarea ionilor cu z „Tz. unde
și. (5)
Inegalitatea (5) este legat de faptul că probabilitatea de coliziune a trei particule este mult mai mică la densitățile de plasmă de laborator uzuale decât cele două. Atunci când acest lucru este compensat de un număr mic de electroni care pot cauza ionizarea. În același timp, toți electronii pot fi recombinate.

La o densitate scăzută, recombinarea trei corp devine eveniment foarte rar, cu excepția joncțiunilor de recombinare la niveluri foarte ridicate de energie (cu cuantic principal număr de 100 cm. Recombinarea RL). I. p. determinată de echilibrul de ionizare de impact și două recombinare - emisivitate (radiații) și dielectron. Când recombinarea radiativa
, (6)
și anume excesul de energie este purtat de un foton. Recombinarea Dielectronic - TN, proces de rezonanță, într-un exces de energie rom merge în excitație ion Xz + 1 din DOS. stat la stat, și de electroni e - este capturat în SUCCESIUNEA nivel de nl. Rezultatul este XZ ion dublu excitat **, pentru a-ing poate merge starea excitată de obicei Xz *, care emite un foton:
. (7)
Deoarece procedeele (6), (7) și ionizare de impact nu yavl. mutual inverse nu se produce o densitate scăzută LTE. Raportul + 1 NZ / depind nz nu numai asupra parametrilor macroscopice, ci și asupra caracteristicilor proceselor elementare. În limita de joasă densitate (MP):
. (8)
unde qi - rata de ionizare, a, și qkv - viteza (. număr de acte în unitatea de timp) recombinarea radiativă și dielectronic toate nivelurile Xz ion. Valoarea corespunde valorii introduse în domeniu. Recombinarea. Spre deosebire de (3) de distribuție (8) este independentă de Ne. deoarece ratele de ionizare și recombinare sunt acum la fel depind Ne (ele sunt proporționale Ne). În contextul LTE este dominat de recombinare trei-corp, viteza sa.

Curbele ionizarea nz (T) pentru ionii
oxigen în limita coronală.
Numerele de pe curbele indică multiplicitatea
atom de oxigen ionizare.

Curbele de ionizare EXEMPLUL oxigen într-un manual prezentat în Fig. În gradul de ionizare manuala este maxima. Odată cu creșterea Ne intră în joc trei-corp recombinare, nz + 1 / scade nz (cu atât mai puternică, cu atât mai mare NE), adică Curbele de ionizare nz (T) sunt deplasate spre rată mai mare r. În acest caz, un rol important este jucat de ionizare a starilor excitate (etapa de ionizare), în special cu nivelurile metastabile. Pentru o soluție cantitativă a problemei este necesară pentru a rezolva un echilibru mare sistem ur-TION. În cazul LTE inegalității din cauza probabilității mici de coliziuni cu trei-corp, și într-un manual - care magn eV. interacțiune (recombinare radiativă) este mult mai slabă (

1/137 3) decât electrostatice (ionizare impact). Raportul dintre potențialul de ionizare a ratei la T. D-to-mănunchi concentrația ionilor Xz maximă depinde de raportul dintre vitezele de proces. Rata de ionizare scade odată cu creșterea z. Prin urmare, cantitatea de obicei scade odată cu creșterea z. Pentru hidrogen-ion și cum ar fi heliu în cutia de viteze la z> 20 valoarea 4 și 10 la z