Программа курса
Литература
Список вопросов к экзамену
Материалы лекций
Информация о "Глобусе": http://globus.rinno.ru
CОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ (ГЛАВ ЛЕКЦИЙ)
- Гл. 1. Общие сведения о плазме
Ионизованный газ и плазма. Температура. Критерии классичности и идеальности. Параметры плазмы в естественных и лабораторных условиях. Дебаевское экранирование, дебаевский радиус, плазменная частота. Плазменный параметр. - Гл. 2. Элементарные процессы в плазме, равновесие
Кулоновские столкновения. Кулоновский логарифм. Релаксация энергии и импульса. Сила трения в холодной и горячей плазме. Проводимость плазмы. "Убегающие" электроны. Ионизация электронным ударом. Формула Томсона. Тройная рекомбинация. Фотоионизация и фоторекомбинация. Ионизационное равновесие. Термодинамическое равновесие. Степень ионизации. Формула Саха. Корональное равновесие. Резонансная перезарядка. - Гл. 3. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях
Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле. Циклотронный резонанс. Нагрев плазмы в высокочастном поле. Дрейфовое приближение. Дрейф заряженных частиц в скрещенных электрическом и магнитном полях. Градиентный дрейф. Центробежный дрейф. Поляризационный дрейф. Адиабатические инварианты. Движение заряженных частиц в неоднородном магнитном поле. Пробкотрон. Дрейфовая поверхность. Тороидальная магнитная система. Удержание заряженных частиц в замкнутых магнитных системах с вращательным преобразованием. Токамак. Стелларатор. - Гл. 4. Кинетическое уравнение, магнитная гидродинамика
Теоретические модели описания плазмы. Функция распределения. Кинетическое уравнение. Уравнения Власова-Максвелла. Интеграл столкновений. Двухжидкостная магнитная гидродинамика. Моменты кинетического уравнения. Уравнение непрерывности. Уравнение движения. Сила трения. Уравнение переноса тепла. Одножидкостная магнитная гидродинамика. - Гл. 5. Процессы переноса в плазме
Процессы переноса в отсутствие магнитного поля. Теплопроводность плазмы. Термосила. Вязкость. Процессы переноса в магнитном поле. Амбиполярная диффузия. Теплопроводность. Бомовская диффузия. Электропроводность. Эффект Холла. - Гл. 6. Волны в плазме, равновные конфигурации
Представление волн. Основные характеристики волновых процессов. Дисперсионное уравнение. Диэлектрическая проницаемость плазмы. Плазменные колебания и волны. Ионно-звуковые волны. Затухание Ландау. Электромагнитные волны. Распространение радиоволн вблизи поверхности Земли. СВЧ диагностика плазмы. Дисперсионные кривые волн в плазме. Волны в замагниченной плазме. Альфвеновские волны. Магнитозвуковые волны. Равновесие плазмы в магнитном поле. Пинч-эффект. Типы неустойчивостей в плазме. - Гл. 7. Электрический разряд в газах
Газовый пробой и газовый разряд. Элементарные процессы в разряде. Дрейф в слабоионизованной плазме. Теория пробоя Таунсенда. Коэффициенты Таунсенда. Электронная лавина. Условие зажигания разряда. Пробивное напряжение. Кривая Пашена. Стримерный пробой. Искровой разряд. Коронный разряд. Пробой длинных разрядных промежутков. Молния. Классификация разрядов. Вольт-амперная характеристика газового разряда. Темный таунсендовский разряд. Тлеющий разряд. Дуговой разряд. ВЧ, СВЧ и оптический разряд. Источники стационарной плазмы – плазмотроны. - Гл. 8. Плазменные технологии, применения плазмы
Области применения плазмы. Применение плазмы в медицине и экологии. Плазменные дисплеи. Обработка материалов в помощью плазмотронов. Методы осаждения пленок. Применение плазменных процессов в микро- и наноэлектронике. Ионная имплантация. Травление. Плазменная аэродинамика. МГД-генератор. Плазменные двигатели.
ЛИТЕРАТУРА
- Чен Ф. Введение в физику плазмы. М: "Мир", 1987, 398 с.
- Котельников И.А. Лекции по физике плазмы. М.: Бином, 2013, 384 с.
- Голант В.Е., Жилинский А.П., Сахаров И.Е. Основы физики плазмы. Изд-во "Лань", 2-е изд., испр. и доп., 2011, 448 с.
- Котельников И.А., Ступаков Г.В. Лекции по физике плазмы: Учебное пособие. Новосиб. унив-т, 1996, 136 с.
- Миямото К. Основы физики плазмы и управляемого синтеза. М.: Физматлит, 2007, 424 с.
- Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Интеллект, 2009, 736 с.
- Князев Б.А. Низкотемпературная плазма и газовый разряд. Новосибирск, 2000, 163 с.
СПИСОК ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ
- Ионизованный газ и плазма. Температура плазмы.
- Критерии классичности и идеальности плазмы. Параметры плазмы в лабораторных и естественных условиях.
- Дебаевское экранирование, дебаевский радиус. Плазменная частота. Плазменный параметр.
- Элементарные процессы в плазме. Кулоновские столкновения. Транспортное сечение. Кулоновский логарифм.
- Релаксация энергии и импульса. Частота столкновений. Длина свободного пробега. Электрон-ионные и электрон-электронные столкновения. Сила трения.
- Проводимость плазмы. "Убегание" электронов. Поле Драйсера.
- Элементарные процессы в плазме. Ионизация атома электронным ударом. Формула Томсона. Тройная рекомбинация. Фоторекомбинация и фотоионизация. Ионизационное равновесие. Резонансная перезарядка.
- Степень ионизации термодинамической равновесной плазмы. Формула Саха. Константа равновесия.
- Корональное равновесие. Формула Эльверта.
- Движение частиц в электрическом и магнитном полях. Дрейфовое приближение. Циклотронная частота. Циклотронный резонанс. Высокочастотный нагрев плазмы.
- Уравнение движения в дрейфовом приближении. Дрейф в скрещенных электрическом и магнитном полях. Дрейф в неоднородном магнитном поле. Поляризационный дрейф.
- Адиабатический инвариант. Движение частиц в пробкотроне. Конус потерь.
- Тороидальная магнитная система для удержания плазмы. Стелларатор. Токамак.
- Теоретические модели описания плазмы. Кинетическое уравнение. Интеграл столкновений.
- Магнитная гидродинамика. Моменты функции распределения, уравнения для моментов. Уравнение непрерывности. Уравнение движения, сила трения, термосила. Уравнение переноса тепла.
- Одножидкостная гидродинамика плазмы. Уравнения одножидкостной МГД.
- Волны в плазме. Представление волн. Фазовая и групповая скорость. Дисперсия. Диэлектрическая проницаемость плазмы.
- Плазменные колебания и волны. Ионно-звуковые волны. Затухание Ландау.
- Электромагнитные волны в плазме. СВЧ диагностика плазмы.
- МГД-волны в плазме. Альфвеновские волны. Магнитозвуковые волны.
- Равновесие и устойчивость. Равновесные конфигурации плазмы в магнитном поле. Типы плазменных неустойчивостей.
- Процессы переноса в плазме без магнитного поля. Теплопроводность плазмы. Электропроводность плазмы. Вязкость плазмы.
- Процессы переноса в плазме с магнитным полем. Амбиполярная диффузия. Теплопроводность плазмы. Бомовская диффузия. Проводимость плазмы. Эффект Холла. Обобщенный закон Ома.
- Электрический разряд в газах. Электрический пробой. Ионизация и возбуждение атомов электронным ударом.
- Дрейф в слабоионизованной плазме. Подвижность заряженных частиц.
- Основы теории пробоя Таунсенда. Коэффициенты Таундсенда. Электронная лавина. Условие пробоя. Пробивное напряжение. Кривая Пашена.
- Стримерный пробой. Искровой разряд. Коронный разряд. Пробой длинных разрядных промежутков. Молния.
- Классификация разрядов. Вольт-амперная характеристика газового разряда. Темный таунсендовский разряд. Тлеющий разряд. Дуговой разряд.
- ВЧ, СВЧ и оптический разряд. Источники стационарной плазмы – плазмотроны.
- Плазменные технологии, применения плазмы. Применение плазмы в медицине и экологии. Плазменные дисплеи. Обработка материалов в помощью плазмотронов. Методы осаждения пленок. Применение плазменных процессов в микро- и наноэлектронике. Ионная имплантация. Травление. Плазменная аэродинамика. МГД-генератор. Плазменные двигатели.