Структура и подвижность отрицательных ионов в плотных газах и жидкостях

• Автор: Волыхин, Константин Федорович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 Структура и подвижность ионов. Обзор литературы
2 Структура отрицательного ионного комплекса в средах
с малой поляризуемостью
2Л Образование отрицательного иона
2.2 Изолированный отрицательный ион
2.3 Отрицательный ион в плотном гелии
2.4 Свободная энергия
2.5 Границы применимости модели
2.6 Краткие выводы
3 Приближение самосогласованного поля
3.1 Постановка задачи
3.2 Отрицательный ион в среде
3.3 Функционал свободной энергии
3.4 Пробная волновая функция
3.5 Эффективный потенциал
3.6 Структура отрицательного иона
3.7 Краткие выводы
4 Подвижность отрицательного иона в гелии и неоне
3.1 Подвижность О2 в кинетическом режиме
3.2 Подвижность О~2 в гидродинамическом режиме
3.3 Краткие выводы
5 Отрицательный ион в жидком ксеноне

5.1 Модель отрицательного иона в жидкости
5.2 Функционал свободной энергии
5.3 Структура и подвижность отрицательного иона в жидком Хе
5.4 Краткие выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Исследование структуры и транспортных свойств инжектированных в диэлектрическую среду заряженных частиц находится на стыке различных областей современной физики и представляет интерес, как для фундаментальных исследований, так и для многих приложений (детекторы ионизирующего излучения, плазмохимические системы, различные газоразрядные устройства). Экспериментальные и теоретические результаты, полученные за последние три десятилетия, позволили существенно углубить понимание процессов, происходящих в физике сильно-неупорядоченных конденсированных систем, электронике жидкостей и газов, теории многочастичных взаимодействий и физики кластеров. Интенсивному исследованию структуры и подвижности ионов и электронов в плотных газах и жидкостях во многом способствовало использование заряженных носителей в качестве зондов для исследования взаимодействия заряженных частиц со средой, структуры среды вблизи иона на микроскопическом масштабе и возбуждений, которые в ней возникают. Особое внимание в последние десятилетия было привлечено к исследованию природы и подвижности заряженных носителей в сверхтекучем и нормальном жидком гелии, в других инертных газах и углеводородах. На сегодняшний день как теория, так и эксперимент существенно продвинулись в описании структуры и транспортных свойств положительных ионов. Вследствие эффекта электрострикции вблизи иона сильно меняются локальные свойства среды (например плотность, давление, вязкость), что при определенных условиях приводит к затвердеванию жидкости вблизи иона и образованию кластера. В этом случае подвижность иона определяется подвижностью кластера и слабо зависит от сорта положительного иона. Значительно меньше известно о структуре и транспортных свойствах отрицательных ионов. Особенный интерес вызывает ион О, , так как кислород присутствует в качестве примеси практически во всех экспериментах. В ряде экспериментальных работ была обнаружена аномально высокая подвижность примесных отрицательных ионов в плотных газообразных и жидких инертных газах. Эффект электрострикции не зависит от знака заряда, поэтому модель, предложенная Аткинсом и общепринятая в настоящее время для объяснения транспортных свойств положительных ионов, использовалась и в случае отрицательных ионов. Однако, попытки интерпретировать эту аномалию в рамках электрострикционной модели не имели успеха. Развитие теории, описывающей структуру и объясняющей поведение отрицательных ионов в газах и жидкостях,

2> а0
Рис. 2.3. Энергии связи электрона в отрицательном ионе как функция радиуса пузырька, построенная для различных плотностей гелия: 1 -3 1021 см"3; 2 - 5 1021 см"3; 7 1021 см"3.