等离子体碰撞.pdf

本章主要内容 第五章 等离子体中的碰撞与输运 5.1 等离子体中的二体碰撞 5.2 等离子体中的库仑碰撞 5.3 原子碰撞 5.4 分子碰撞 5.5 等离子体中的输运过程 5.1 等离子体中的二体碰撞 • 二体碰撞 – 等离子体中的粒子碰撞 • 等离子体中包含大量无规则 强电离 运动的电子、离子及中性粒 等离子 体 子 • 等离子体的一些特有性质与 等离子体粒子之间的碰撞密 切相关 弱电离 • 粒子碰撞特性与等离子体密 等离子 度、温度及电离度的强弱有 体 关 • 碰撞过程一般为多体过程 （一个带电粒子与多个粒子 中性气 相互作用） 体 • 二体碰撞近似 – 低温、低密度等离子体， 二体碰撞过程占主导地位 – 高温、强电离度等离子体，多体碰撞为主。但多体碰 撞描述和计算极为复杂，往往近似为二体碰撞的叠加 过程 – 二体碰撞近似描述：将粒子运动轨迹分为碰撞区和碰 撞间隙区。在碰撞区，不考虑外场对粒子的作用，而 在碰撞间隙区，不考虑粒子之间的相互作用 适用于带电粒子与中性粒子之 间的碰撞，在一定近似下也可 以用于带电粒子之间的碰撞 二体碰撞是等离子体碰撞过程 中最基本的问题 • 二体碰撞类型 – 三种基本运动粒子 前三种碰撞为带电粒子与带电粒 • 电子（e） 子之间的碰撞，库仑力作用，无 • 离子（i） 需粒子直接接触，为库仑碰撞 • 中性粒子（n） 后三种中碰撞的粒子至少有一方 – 分类 为中性粒子，需要直接接触才会 • 能量交换、电离、激发、 产生相互作用力 复合、电荷转移 • 弹性、非弹性 电子与原子碰撞主要过程有弹性 – 六种碰撞组合 散射（电子动量改变）和激发、 电离等 • e-i • e-e 离子与原子碰撞主要过程有弹性 • i-i 散射（动量和能量交换）和共振 • e-n