Condizione di Debye

Capitolo 1 - Il Plasma ad arco
Sezione 3 - Leggi di Saha e Debye

Condizione di Debye

3/2

ii) Condizione sufficiente per l'esistenza dello stato di plasma.

Il raggio D di Debye della traiettoria che descrive l'elettrone attorno allo ione deve risultare largamente inferiore alla dimensione minima L del contenitore in cui il plasma si trova confinato.

Deve sussistere cioè la condizione al contorno di DEBYE (1.3):

(1.3) D = (kT/4· p· n_{_e} · e^²)^{^1/2} << L

essendo:

n_{_e} = densità numerica degli elettroni (N_e/cm³);
L = dimensione minima del contenitore e gli altri simboli hanno il significato noto.

Inoltre, in accordo con le leggi della meccanica statistica, il potenziale U intorno ad uno ione in uno stato di plasma alla distanza r da esso, ha l'espressione:

(1.4) U = (1/r)· exp(-r/D)

nella quale, mentre 1/r è il contributo di un singolo ione nel vuoto, il fattore exp(-r/D) rappresenta l'influenza del plasma.

Utilizzando le formule di Saha (1.2) e di Debye (1.3) si può così stabilire l'esistenza di uno stato di plasma ovvero di un gas debolmente ionizzato.

Fig. 1 - Potenziale di ionizzazione