Иванов В.Е. Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли. Апатиты, 2001.

Прохождение электронных и протонно-водородных пучков в атмосфере Земли Однако для широкого круга прикладных задач и, в первую очередь, обратных задач диагностики параметров ионосферной плазмы, недостаточно знания только средней по объему оценки Qr Существенным звеном становится необходимость получения оценок Qf на различных расстояниях от места локализации источника частиц. Представим, что пучок частиц впрыскивается в газ вдоль выделенного направления z в однородный однокомпонентный газ сорта N. Введем понятие дифференциальной энергетической цены: _ ММ п т N, ~ П ( г V Ѵ'Л*) ' Q nj {E o -z) где W n (E0, z ) - энергия, выделившаяся в единице объема на расстоянии z от источника; Q n (E0, z ) - число частиц сорта N в у-м возбужденном состоянии, образовавшихся в единице объема. Характер связи между е у и дифференциальной ценой Еу можно установить в первом приближении (в рамках непрерывных потерь энергии) следующим образом: г \ ( , \ \ ____ d_ е 'j dE z j 6, dE \ J J Воспользовавшись определением функции диссипации энергии ЦЕ ,х) (см. формулу (5.11)), можно получить выражение для расчета Q /z) для произвольного потока F(E„) частиц, инжектированных в однокомпонентный газ: (7із) где р (z) - плотность газа в слое на расстоянии z от источника. Все предыдущие рассуждения относились к случаю однокомпонентной среды. Ионосфера представляет собой сугубо многокомпонентный газ, состоящий из частиц разного сорта (N2, 0 2, О) с различным характером высотного распределения их концентраций. Поэтому представляется оправданным провести корректное исследование поведения дифференциальных энергетических цен в реальной модели атмосферы Земли. Определение дифференциальной энергетической цены (7.12), введенной для однокомпонентной среды, легко обобщается для случая многокомпонентного поглотителя, если под WN(E0,z) понимать величину энергии, затраченную на возбуждение газа сорта N /287/. Расчеты были проведены для потоков моноэнергетических электронов с энергиями, лежащими в диапазоне 100 эВ-10000 эВ в модели нейтральной атмосферы MSIS-86. Каналы торможения включали в себя: для N2 - 4 колебательных уровня основного состояния; 20 электронных состояний N2; 6 каналов ионизации и диссоциативную ионизацию; для 0 2 - 4 колебательных уровня основного состояния; 7 электронных состояний 0 2; 5 каналов ионизации и диссоциативную ионизацию; для 0 - 1 1 3 электронных состояний О; три канала ионизации. Примеры результатов расчетов % (£0) для N2, 0 2 и О представлены на рис.7.19-7.21. Как можно видеть, еѵ (£0) для начальных энергий £^>300 эВ не зависит ни от начальной энергии электрона, ни от глубины проникновения в атмосферу. Исключения представляют электронные состояния с порогами возбуждения,меньшими 6 эВ. Поведение гы (Е0) данных состояний как функции пройденной массы проиллюстрировано на рис.7.22, для различных начальных энергий электронного потока Из рисунка видно, что % (£0) определенным образом зависит от глубины проникновения и может быть аппроксимирована выражением: 185