Рекомбинация в электрофизических процессах газа

Помимо ионизации, при которой возникают новые электроны и ионы, в ионизованном газе идет обратный процесс — воссоединение заряженных частиц при их столкновениях с образованием нейтральных молекул.
e + M+ → M
или
M + M+ → M2.
Этот процесс, называемый рекомбинацией, включает в себя большое число разных взаимодействий, приводящих к взаимной нейтрализации заряженных частиц.

Если взаимодействующие частицы — ионы, процесс называют ион-ионной рекомбинацией, если одна частица — электрон, а другая положительный ион, то это — электрон-ионная рекомбинация. В общем случае процесс взаимной нейтрализации характеризуют коэффициентом рекомбинации αр, определяемым как число R актов рекомбинации в единице объема газа за единицу времени, при единичной концентрации частиц положительных и отрицательных, то есть
αр = R / (N+N)

При рекомбинации противоположно заряженных частиц образующаяся нейтральная частица обладает энергией, меньшей полной внутренней энергии рекомбинирующих частиц, при этом избыток энергии W освобождается разным способом. Так при ион-ионной рекомбинации может быть:
а) трехчастичная рекомбинация
А+ + B + C → A + B + (C +W),
при которой в процессе взаимодействия участвует третья частица (заряженная или нейтральная), и избыток энергии передается ей. Этот вид рекомбинации наиболее существенен при давлениях порядка атмосферного, поскольку требуется достаточная плотность третьих частиц;

б) радиационная рекомбинация
А+ + B → AB + hν,
сопровождающаяся излучением и преобладающая при низких давлениях, когда имеет место недостаток третьих частиц;

в) диссоциативная рекомбинация
(АB)+ + C → A + B + C,
имеющая место, если один или оба иона являются молекулярными, а избыток энергии идет на диссоциацию образующейся нейтральной молекулы.

При атмосферном давлении в воздухе коэффициент ион-ионной рекомбинации составляет αр = 2,4×10-6 см3/с.

Электрон-ионная рекомбинация имеет значительно меньшую вероятность из-за высокой скорости передвижения электронов, что ограничивает время взаимодействия частиц и время захвата электрона для образования нейтральной частицы.


Оставить комментарий





Статистика

Рейтинг@Mail.ru