Экспериментальное и теоретическое определение сильно анизотропной функции распределения ионов по скоростям в плазме собственного газа при больших полях
Аннотация:
Впервые методом плоского одностороннего зонда измерены первые семь коэффициентов разложения по полиномам Лежандра функции распределения по энергиям и углам ионов Hg$^+$ в плазме паров Hg при параметре $E/P\approx$ 400 V/(cm $\cdot$ Torr). Найдено аналитическое решение кинетического уравнения Больцмана для ионов в плазме собственного газа в условиях, когда доминирующим процессом является резонансная перезарядка, и ион на длине свободного пробега приобретает скорость, много большую характерной скорости теплового движения атомов. При этом учтено наличие амбиполярного поля произвольной величины. Показано, что вид функции распределения ионов по скоростям определяется двумя параметрами и существенно отличается от максвелловского.Проведено сравнение расчетов дрейфовой скорости ионов He$^+$ в He, Ar$^+$ в Ar и Hg$^+$ в Hg с известными экспериментальными данными, которое показало их хорошее соответствие. Расчеты функции распределения ионов хорошо описывают экспериментальные результаты по ее измерению. Анализ полученных результатов показал, что при скоростях ионов, меньших средней тепловой скорости атомов, ионы несмотря на наличие сильного поля распределены по скоростям изотропно. С увеличением скорости иона распределение становится все более вытянутым в направлении электрического поля.
Полный текст:
PDF файл (440 kB)
