Сечения ионизации и перезарядки

средний свободный пробег частицы диаметром d ₁ (радиусом r ₁)

Получим полное эффективное сечение процесса

σ _i = σ _{i 0} p,

Рис. 1.5. Зависимость эффективных поперечных сечений столкновений в ртути от энергии электрона: σ_упр — упругие соударения; σ_возб — возбуждения; σ_ион — ионизации

Рис. 1.6. Распределение по энергиям, нормированные к одной и той же средней энергии и одинаковому числу электронов, 1 — Максвелла и 2 — Дрювестейна

где U — энергия ионизирующих электронов; U_i — потенциал ионизации атома или молекулы; С _i — коэффициент пропорциональности, характери­зующий наклон кривых сечения ионизации у пороговых значений (для арго­на С_{i Ar}=2·10^-17 см² /эВ; неона — С_{i Ne} =0,85·10^-17 см² /эВ).

В широком диапазоне изменения напряжения используется аппроксима­ция Лотца — Дрэвина:

где а₀ = 5,29·10 ^-9 м — радиус первой боровской орбиты атома водорода;

та₀ = 0,88·10 ^-20 м² — площадь первой боровской орбиты; U _H = 13,595 В —

первый потенциал ионизации атома водорода; p 1 = 0,8…1,3 и р ₂ = 0,7…3,0 — расчетные коэффициенты; п — число валентных электронов на внешней обо­лочке ионизируемого атома.

Распределение Максвелла:

Распределение Дрювестейна:

где W_e = еЕl_ea; Е — напряженность электрического поля в плазме,

l_ea —средняя длина свободного пробега электронов.

Усреднение σ _i по функции распределения электронов:

где W _e — средняя энергия электронов.

Процесс резонансной перезарядки

Рис. 1.7. Процесс резонансной перезарядки

Сечение перезарядки

A — атомная масса элемента, m₀ = 1,66·10 ^-27 кг — масса протона; n₀ ≈ 3·10²² м ³ — концентра­ция нейтралов при р = 133 Па и Т = 300 К.