Программа - минимум кандидатского экзамена по специальности 01.04.08 ''Физика плазмы''
Основные понятия.
Частично ионизованный газ и плазма. Пространственный и временной масштаб разделения зарядов в плазме. Квазинейтральность. Плазменные колебания. Экранирование кулоновских взаимодействий. Дебаевский радиус. Равновесная и неравновесная плазма. Локальное и частичное локальное термодинамическое равновесие. Равновесие ионизации. Формула Саха. Расходимость полного статистического веса и снижение потенциала ионизации. Ионизационно - и рекомбинационно неравновесная плазма. Идеальная и неидеальная плазма. Неравновесность плазмы, поддерживаемой электрическим полем.
Элементарные процессы в плазме.
Столкновения в плазме. Упругие столкновения электронов с атомами и молекулами. Упругие столкновения заряженных частиц. Неупругие столкновения электронов с атомами и молекулами. Процессы возбуждения и ионизации электронным ударом. Столкновения тяжелых частиц (атомы, молекулы, ионы). Передача возбуждения. Перезарядка. Процессы ионизации при столкновениях атомов и молекул. Образование молекулярных ионов в атомарных газах. Процессы поступательной, вращательной и колебательной релаксации молекул в плазме. Прилипание электронов к атомам и молекулам. Различные типы рекомбинации заряженных частиц. Рекомбинация с излучением. Диэлектронная рекомбинация. Ударно - радиационная рекомбинация. Диссоциативная рекомбинация. Ион-ионная рекомбинация.
Физическая кинетика.
Функция распределения электронов по скоростям и энергиям. Кинетическое уравнение Больцмана. Общий вид операторов столкновений. Максвелл-Больцмановские функции распределения в равновесной плазме. Приближение Фоккера-Планка. Оператор упругих и квазиупругих столкновений. Оператор неупругих столкновений с возбуждением. Оператор неупругих столкновений с ионизацией. Оператор кулоновских столкновений (электрон-ионные и электрон-электронные удары). Слабая асимметрия функции распределения электронов в электрическом поле при наличии столкновений (приближение Лоренца). Система уравнений Давыдова для изотропной и анизотропной составляющих функции распределения. Критерии установления равновесного распределения электронов. Локальная кинетика электронов. Функции распределения в электрическом поле при определяющем влиянии упругих ударов. Влияние неупругих ударов на функции распределения. Влияние межэлектронных столкновений на функции распределения. Функции распределения электронов в магнитном поле и в переменном электрическом поле. Длина энергетической релаксации и нелокальная кинетика электронов. Кинетическое уравнение в переменных полная энергия-координата. Функции распределения в неоднордной плазме. Функции распределения при наличии потенциальных ям.
Уравнения моментов функций распределения. Уравнения движения и баланса частиц различных компонент плазмы. Уравнения баланса энергии и теплового потока.
Процессы перноса в плазме. Коэффициенты подвижности, диффузии, термодиффузии, теплопроводности, электропроводности. Продольная и поперечная диффузия. Амбиполярная диффузия. Направленное движение в сильноионизованной плазме, эффект "убегания электронов".
Колебания и волны в плазме.
Колебания электронов в осциллирующем поле. Энергия электронов в осциллирующем поле. Уравнения поля. Комплексная диэлектрическая проницаемость и проводимость плазмы. Распространение электромагнитных волн в плазме. Поглощение электромагнитных волн в плазме. Отражение электромагнитных волн от плазмы. Нелинейные эффекты в плазме, находящейся в переменном электрическом поле. Основные типы колебаний и волн в плазме: ленгмюровские электронные и ионные, ионно-звуковые, альфвеновские.
Плазма газового разряда.
Тлеющий разряд постоянного тока. Общая структура. Вольт-амперная характеристика. Прикатодная и прианодная области тлеющего разряда. Положительный столб. Теория положительного столба Ленгмюра-Тонкса для пролехного режима заряженных частиц. Теория положительного столба Шоттки для диффузионного движения заряженных частиц. Самосогласованная кинетическая теория положительного столба. Свободные и запертые электроны в радиальном электрическом поле. Пристеночные слои объемного заряда. Положительный столб при повышенном давлении. Контракция положительного столба. Стратификация положительного столба. Феноменологическая картина стратификации, различные типы страт. Гидродинамический подход к описанию страт. Кинетический подход к описанию страт. Страты в контрагированном разряде. Положительный столб в молекулярных и электрооотрицательных газах. Теория приэлектродных областей тлеющего разряда. Полый катод. Дуговые разряды. Высокочастотные емкостные и индукционные разряды. Искровой и коронный разряды. Электронная лавина. Стример и модели его распространения. Барьерный разряд. Магнетронный разряд.
Литература.
1. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Под ред. . Том 1-4, М. Наука, 2000.
2. . Физика газового разряда. М. Наука, 1987.
3. М. Мичнер, Ч. Кругер. Частично ионизованные газы. М. Мир, 1976.
4. , , . Физические явления в газоразрядной плазме. М. Наука, 1987.
5. , , . Основы физики плазмы. М. Атомиздат, 1977.
6. , . Столкновительный перенос в частично ионизованной плазме. М. Энергоатомиздат, 1988.
7. , B. C. Воробьев, . Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы. М. Наука, 1987.
8. . Электрический ток в газе. Том 1. М. Гостехихдат, 1952. Том 2. Установившийся ток. М. Наука, 1971.
9. . Ионы и возбужденные атомы в плазме. М. Наука, 1987.
10. . Физика слабо ионизованного газа. М. Наука, 1985.
11. B. C. Голубев, . Тлеющий разряд повышенного давления. М. Наука, 1990.
12. . Распространение электромагнитных волн в плазме. М. Наука, 1967.
13. Г. Реттер. Электронные лавины и пробой в газах. М. Мир, 1968
