Nestabilita ionizace - Ionization instability

An ionizační nestabilita je kdokoli z kategorie plazma nestability který je zprostředkován nárazem elektronů ionizace. V nejobecnějším smyslu nastává ionizační nestabilita ze zpětnovazebního efektu, kdy elektrony produkované ionizací pokračují v produkci ještě více elektronů ionizací samonosným způsobem.

Ionizační nestability byly pozorovány v takovém aparátu fyziky plazmatu jako záře výboje,[1][2] Penning výboje,[3] magnetické trysky,[4][5][6] a MHD generátory.[7][8][9] Nestability ionizace se mohou objevit u magnetizovaných nebo nemagnetizovaných[10] plazma. Vyskytují se většinou tehdy, když je plazma relativně studená a jen částečně ionizovaná, takže je v ní smíšeno hodně neutrálního plynu.

V žhavém výboji

Napravo od tohoto žhavého výboje lze vidět zářezy vytvořené ionizační nestabilitou.
Hlavní článek: Záře výboje

Žhavící výboj je zařízení obsahující plazmu, ve kterém je plazma tvořena velkým napětím umístěným přes vzácný plyn. Žhavé výboje se používají pro elektrické osvětlení a zpracování materiálů. V žhavém výboji má ionizační nestabilita podobu pruhování,[1] nebo pásma zesílené a potlačené produkce světla. Vzdálenost mezi každým prouděním je vzdálenost potřebná pro elektron, aby získal dostatek energie k ionizaci částice neutrálního plynu.

V magnetické trysce

Hlavní článek: Magnetická tryska

Magnetická tryska je zařízení, kterým prochází plazma, ve kterém je plazma zúžena magnetickým polem. Magnetické trysky se používají v elektrický pohon ke zvýšení tahu produkovaného proudem plazmy. V magnetických tryskách je ionizační nestabilita způsobena ionizací za tryskou, což způsobuje, že elektrony, které se tam narodí, migrují proti proudu proti směru toku. To způsobí, že plazmový průtok a energie tryskou oscilují.[4][5][6]

V generátoru MHD

Hlavní článek: Generátor MHD

Generátor MHD je zařízení, kterým proudí horký plyn, ve kterém je plyn ionizován a magnetické pole se používá k extrakci energie toku jako elektrické energie. Generátory MHD byly studovány většinou v 60. a 70. letech za účelem zvýšení účinnosti elektráren na fosilní paliva a jaderného štěpení.[11] V generátorech MHD se specifický druh nestability magnetizované ionizace nazývá elektrotermická nestabilita. Objevil jej Evgeny Velikhov v roce 1962. Přidaný elektrický odpor způsobený nestabilitou ionizace zmařil výzkumnou snahu přednostně snížit požadovanou teplotu zahříváním elektronů.[11]

Reference

  1. ^ A b Garscadden, A. (1969). "Rozptyl a stabilita pohybujících se kmitů". Fyzika tekutin. 12 (9): 1833. Bibcode:1969PhFl ... 12.1833G. doi:10.1063/1.1692748. ISSN  0031-9171.
  2. ^ Allis, W.P. (01.03.1976). "Kontrola nestability výboje". Physica B + C. 82 (1): 43–51. Bibcode:1976PhyBC..82 ... 43A. doi:10.1016/0378-4363(76)90267-9. ISSN  0378-4363.
  3. ^ Roth, J. Reece (1969). „Experimentální pozorování nízkofrekvenčních oscilací popsaných rovnicemi kontinuity plazmy“. Fyzika tekutin. 12 (1): 260. Bibcode:1969PhFl ... 12..260R. doi:10.1063/1.1692284. ISSN  0031-9171.
  4. ^ A b Johnson, J. C .; D'Angelo, N; Merlino, R.L. (1990). „Nestabilita ionizace vyvolaná dvěma vrstvami“. Journal of Physics D: Applied Physics. 23 (6): 682–685. Bibcode:1990JPhD ... 23..682J. doi:10.1088/0022-3727/23/6/007.
  5. ^ A b Aanesland, A .; Charles, C .; Lieberman, M. A .; Boswell, R. W. (18. srpna 2006). "Nestabilita předřazené ionizace spojená s dvojitou vrstvou bez proudu". Dopisy o fyzické kontrole. 97 (7): 075003. Bibcode:2006PhRvL..97g5003A. doi:10.1103 / physrevlett.97.075003. ISSN  0031-9007. PMID  17026239.
  6. ^ A b Aanesland, A .; Lieberman, M. A .; Charles, C .; Boswell, R. W. (prosinec 2006). „Experimenty a teorie nestability předřazené ionizace excitované zrychleným elektronovým paprskem dvojitou vrstvou bez proudu“. Fyzika plazmatu. 13 (12): 122101. Bibcode:2006PhPl ... 13l2101A. doi:10.1063/1.2398929. hdl:1885/16395. ISSN  1070-664X.
  7. ^ KERREBROCK, J. L. (červenec 1964). "Nerovnovážná ionizace způsobená zahříváním elektronů - i - teorie". AIAA Journal. 2 (6): 1072–1080. Bibcode:1964AIAAJ ... 2,1072 tis. doi:10.2514/3.2496. ISSN  0001-1452.
  8. ^ Murakami, Tomoyuki; Okuno, Yoshihiro; Yamasaki, Hiroyuki (9. května 2005). "Potlačení nestability ionizace v magnetohydrodynamickém plazmatu spojením s vysokofrekvenčním elektromagnetickým polem". Aplikovaná fyzikální písmena. 86 (19): 191502. Bibcode:2005ApPhL..86s1502M. doi:10.1063/1.1926410. ISSN  0003-6951.
  9. ^ Velikhov, E. P., A. M. Dykhne a I. Ya. Shipuk. "Ionizační nestabilita plazmy s horkými elektrony." Z 5. sympozia o ionizaci plynů, Jugoslávie, 1965. https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19670016557.pdf.
  10. ^ Akhiezer, A. I .; Akhiezer, A. I .; Angeleiko, V. V. (1969). „Nový druh nestability v částečně ionizované plazmě“. Sovětský žurnál experimentální a teoretické fyziky. 30: 476. Bibcode:1969JETP ... 30..476A.
  11. ^ A b Harris, L. P .; Moore, G. E. (1971). „Generování energie Combustion-MHD pro centrální stanice“. Transakce IEEE na energetických zařízeních a systémech. 90 (5): 2030. Bibcode:1971ITPAS..90.2030H. doi:10.1109 / TPAS.1971.292998.