L`EMISSION DANS LES CONDITIONS DE L`EQUILIBRE THERMODYNAMIQUE LOCAL
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Le plasma reel se trouve constamment en interaction avec l`environnement. Il possede des flux diriges de l`energie transmise par moyen de collision des particules l`une contre l`autre ou bien par la voie de l`emission et de l`absorbtion. Suite a cela, tous les parametres du plasma reel sont fonctions des coordonnees. A part cela, le plasma peut etre non-stationnaire. Dans le plasma stationnaire la puissance y entrant est egale aux pertes. La nature des derogations ayant lieu dans l`equilibre thermodynamique du plasma reel depend en premier lieu de la correlation entre le nombre de collisions dans l`unite du temps et des pertes energetiques. Il arrive souvent de trouver l`etat de l`equilibre theromdynamique local (ËÒÐ). On appelle ainsi l`etat du plasma dont toutes les fonctions de distribution sont equilibrees a l`exception d`une seule concernant l`emission. Cela signifie que tout comme dans le cas de l`equilibre thermodynamique complet les correlations (1)-(7) du paragraphe EMISSION A L`EMISSION THERMODYNAMIQUE avec l`unique parametre Tsont applicables. Pendant l`equilibre des processus optiques est absent et la formule de Plank n`est pas admissible. Le terme «l`equilibre local» est survenu en vertu de ce que pour decrire par ce modele le plasma heterogene reel, on a du etablir la notion de «l`omogeneite locale» du plasma. Avec cela on divise le plasma en volumes homogenes elementaires (DV) ) et dans les limites de chacun d`eux on etablit statistiquement les parametres moyens. Pour cela, a l`interieur des volumes chaque particule doit subir beaucoup de coaccentuations. Si l`on marque par lýô le parcours libre moyen de la particule entre deux collisions, et par w – le parametre envisage de l`etat du plasma, alors la condition de l`homogeneite locale sera exprimee ñomme cela l ýô grad w << w . (8)De maniere analogue on note la condition de l`etat quasi-stationnaire du plasma, Pendant le temps týô egale au temps moyen du parcours de la particule entre les coaccentuations changeant considerablement son impulsion , le changement du parametre envisage doit etre faible: t ýô dw /dt << w . (9)A u plasma dans lequel la condition (8) est accomplie uniquement pour les processus de collisions, sont applicables les correlations (1)-(6) du paragraphe EMISSION A L`EQUILIBRE THERMODYNAMIQUE avec la meme valeur T. La valeur Ò ne fait plus la temperature dans le sens strictement thermodynamique, mais represente un certain parametre proche a la valeur de la temperature qui existerait dans l`ensemble identique ferme. ËÒÐ est typique pour la plupart des plasmas stationnnaires obtenus dans les conditions de laboratoire. Dans les conditions de plasmas ËÒÐ l`equilibre detaille par rapport aux passages optiques est viole, c`est pourquoi il est raisonable d`envisager l`emission et l`absorption separement. Le plasma dans lequel l`emission de la longueur d`onde donnee n`est pratiquement pas absorbee est fin du point de vue optique pour cette emission. L`intensite de l`emission Jki du plasma fin du point de vue optique se trouvant dans l`etat ËÒÐ et dans les limites de la ligne spectrale avec la frequence nki est la suivante: J ki=NkAkihnki=N0Aki hnki exp(-Ek/kT). (10)LTR – c`est le plasma decrit par le parametre unique Ò qui peut exister dans le domaine limite des pressions. La limite inferieure des pressions admises est donne par les dimensions geometriques du volume ou le plasma se cree et qui doivent etre beaucoup plus grandes par comparaison a la valeur lýô. Le modele du plasma LTR est limite (du cote de hautes tensions) par les tensions en quelques dizaines d`atmospheres, quand la valeur lýô devient comparable a la distance moyenne entre les particules et l`inegalite perd sa force. A part cela, dans ce-cas-la on ne peut pas considerer le plasma comme gaz ideal. D ans le plasma non-equilibre, du point de vue thermique, les atomes, ions et electrons possedent des energies cinetiques differentes, c`est pourquoi ils ont leurs temperatures a eux qui peuvent se differer considerablement l`une de l`autre. Dans la litterature specialisee on peut rencontrer diverses nominations des temperatures. Par la temperature du gaz Tã ou bien par la temperature des particules lourdes on entend la temperature typique determinee a partir de la fonction de distribution de Maxwell (2): Tã = Mv2/3k. La distribution des electrons selon les vitesses pouvant se differer considerablement de celle de Maxwell, surtout dans le domaine de hautes energies, par suite on ne peut pas attribuer aux electrons une temperature quelquonque. Pourtant si les champs ne sont pas trop forts et les pressions ne sont pas trop petites, la partie principale des electrons peut etre decrite par la distribution «equilibree» (2) avec la temperature des electrons Te = mev2/3k. La temperature des electrons Te peut etre beaucoup plus elevee que celle du gaz Tã . . On peut egalement etablir d`autres temperatures typiques. La temperature de la densite de population Tç ou la temperature de l`excitation du niveau donne Tâ sont determinees selon la loi de distribution de Boltzman (4). Les densites de population du groupe des niveaux par rapport a celles de l`etat essentiel peuvent ne pas correspondre a la loi (4), mais le rapport des densites pour n`importe quelle paire issue de ce groupe des niveaux peut correspondre a la loi Bolzman avec la meme temperature Nk/Ni=(gk/gi)exp[(Ei-Ek)/kTp]. Dans ce cas-la on parle de la temperature de distribution Tð. La concentration non-equilibree des electrons ou des ions de l`espece en question peut etre formellement decrite par l`equation de Sakh (6) avec la temperature typique de l`ionisation Tè. Pour ce plasma se trouvant dans l`equilibre thermique toutes les temperatures enumerees coincident. Ce cas est typique pour les decharges a haute pression et aux courants a haute tension. A la pression a titre de 1000 ÏÀ et aux courants moderes (quelques amperes) l`equilibre n`esiste qu`entre certains etats. Ainsi l`excitation des atomes et ions se fait essentiellement aux coaccentuations de ces particules avec les electrons du plasma. C`est pourquoi la temperature de l`excitation des atomes et des ions est pratiquement egale a celle des electrons. Dans les conditions de laboratoire , par exemple a l`ignition de la decharge a arc entre les electrodes metalliques et carboniques, l`energie passe dans le plasma en forme de la chaleur de Joule au passage du courant electrique. Ce sont les electrons qui en recoivent la partie principale et qui transmettent a la collision une partie d`energie aux particules lourdes – aux atomes. C`est pourquoi pratiquement l`egalite Tã et Tå ne s`observe pas tout a fait strictement. La methode des intensivites relatives permet de determiner la temperature de l`excitation et par suite la temperature electronique qu`on considere comme temperature du plasma (Tå = Tã). L`Un des problemes de la physique du plasma est l`etude de l`etat du plasma par voie de la mesure de ses parametres: temperature, concentration des particules chargees et neutres, distribution de diverses particules selon les etats excites et egalement la decouverte de la distribution spaciale de ces parametres. Les methodes de la recherche sont unies sous la notion commune du diagnostic du plasma. Le diagnostic spectroscopique du plasma – l`analyse des parametres du plasma selon son emission rependue ou absorbee – a des avantages importants. Les plus importants d`entre eux – c`est l`absence de perturbations du plasma analyse, ainsi que le caractere a distance des mesures. L`information se trouvant dans le spectre absorbe ou rependu est extremement solide. |