Источник плазмы как конечное звено системы обеспечения его функционирования, страница 3

Здесь необходимо заметить, что уход заряженных частиц любого знака из рассматриваемой точки пространства изменяет электрический потенциал этой точки, следствием чего будет возникновение разности потенциалов, а значит и электрического поля. Образование электрического поля вследствие разделения зарядов, в свою очередь влияет на заряженные частицы плазмы, изменяя характер их движения. Если все указанные процессы происходят не в естественных условиях, а, например, в межэлектродном промежутке  генератора плазмы то к перечисленным выше процессам добавляются процессы движения частиц в электрическом поле либо в скрещенных электрическом и магнитном полях.

Обычно для создания потока частиц в одном направлении рядом с областью генерации плазмы формируется область ускорения частиц или такая область создается в пределах области генерации. Таким образом, две эти области могут быть совмещены, причем иногда их практически невозможно разделить, т. е. процессы генерации плазмы и ее ускорения достаточно часто происходят одновременно и в одном и том же месте. Подтверждения этому тезису можно найти как в области ЭРД, так и среди технологических генераторов плазмы. Необходимо только заметить следующее. За пределами зоны ускорения, движение частиц может быть неконтролируемым в том смысле, что изменить параметры плазменного образования за пределами этой зоны уже практически невозможно и движение частиц происходит «естественным» образом, который описывается законами газоэлектродинамики и физики плазмы.

В технологических источниках плазмы используемых для реализации ионно-плазменных технологий зона ускорения частиц достаточно часто распространена на весь объем технологического отсека, т. е. «естественное» движение частиц плазмы в таких устройствах может и не реализовываться, а наоборот – может быть в значительной степени «подконтрольным». В этом состоит одно из принципиальных отличий некоторых из источников плазмы используемых в ИПТ от ЭРД.

Необходимо отметить еще один момент. Понятие границы плазмы или плазменного образования используется достаточно часто, но при этом оно недостаточно конкретно. Так для ЭРД границей плазменной струи (а струя является разновидностью ПО) принято считать ту поверхность, в состав которой входят все точки, где концентрация частиц составляет ~ 10% от максимальной концентрации частиц в пределах рассматриваемого сечения ПО, которая очень часто реализуется на его продольной оси.

На практике достаточно часто говорят не об энергии частиц плазмы, а об их температуре которая, как известно, является мерой кинетической энергии в термодинамически равновесной среде. Понятно, что в случае плазмы говорить о термодинамическом равновесии среды достаточно сложно, да и возможно далеко не всегда. Поэтому температуру какого-то сорта частиц плазмы нужно понимать как некий показатель, характеризующий величину кинетической энергии выбранного сорта частиц, причем показатель, усредненный по всем частицам данного сорта в рассматриваемой области.

Как известно, кинетическая энергия частиц в основном складывается из двух компонент: энергии их хаотического (теплового) движения и энергии направленного (вследствие действия электрического поля) движения. И то и другое - компоненты кинетической энергии, но если распределение по энергиям «тепловых» частиц, в общем-то, достаточно точно описывается известной функцией Максвелла, то с распределением по энергии за счет направленного движения дело обстоит гораздо сложнее и ее вид может быть существенно отличным от распределения Максвелла. Для характеристики этого движения вводят понятие температуры плазмы в целом  или отдельных ее компонент .

Температура плазмы вводится в предположении, что плазма в целом находится в состоянии термодинамического равновесия, а функции распределения частиц всех сортов по импульсам (скоростям) являются максвелловскими с одной и той же температурой , в этом случае плазма называется изотермической. Гораздо чаще в плазме имеется частичное термодинамическое равновесие, когда отдельные ее компоненты имеют максвелловские распределения по скоростям с различными температурами.