ДЕБА́ЕВСКИЙ РА́ДИУС ЭКРАНИ́РОВАНИЯ

ДЕБА́ЕВСКИЙ РА́ДИУС ЭКРАНИ́РО­ВА­НИЯ, ха­рак­тер­ный про­стран­ст­вен­ный мас­штаб в плаз­ме, элек­тро­ли­тах или по­лу­про­вод­ни­ках, на ко­то­ром эк­ра­ни­ру­ет­ся по­ле за­ря­жен­ной час­ти­цы за счёт об­ра­зую­ще­го­ся во­круг неё об­ла­ка за­ря­дов про­ти­во­по­лож­но­го зна­ка. Д. р. э. впер­вые был вве­дён в 1923 П. Де­ба­ем. С учё­том эк­ра­ни­ро­ва­ния элек­трич. по­тен­ци­ал $\varphi (r)$, соз­да­вае­мый час­ти­цей с за­ря­дом $q$ на рас­стоя­нии $r$ от неё, оп­ре­де­ля­ет­ся фор­му­лой $\varphi (r)=(q/r)\exp(-r/r_D)$, где $r_D$ – Д. р. э., т. е. экс­по­нен­ци­аль­но убы­ва­ет для $r>r_D$. Ха­рак­тер­ная ве­ли­чи­на Д. р. э. в плаз­ме оце­ни­ва­ет­ся сле­дую­щим об­разом. В рав­но­вес­ной плаз­ме (темп-ры элек­тро­нов $T_e$ и ио­нов $T_i$ рав­ны) пол­ное раз­де­ле­ние за­ря­дов при сме­ще­нии слоя элек­тро­нов с кон­цент­ра­ци­ей $n$ от­но­си­тель­но ио­нов на ве­ли­чи­ну $r$ воз­мож­но, ес­ли по­тен­ци­аль­ная энер­гия взаи­мо­дей­ст­вия час­тиц $e \varphi=2 \pi ne^2r^2$ по по­ряд­ку ве­ли­чи­ны рав­на те­п­ло­вой энер­гии дви­же­ния час­ти­цы $kT/2$ в на­прав­ле­нии раз­де­ле­ния ($e$ – за­ряд элект­ро­на, $k$ – по­сто­ян­ная Больц­ма­на). От­сю­да это рас­стоя­ние в рав­но­вес­ной плаз­ме оце­ни­ва­ет­ся как $r=(kT/4 \pi ne^2)^{1/2} \equiv r_D$. В не­рав­но­вес­ной плаз­ме с $T_e \gg T_i$  Д. р. э. оп­ре­де­ля­ет­ся элек­трон­ной темп-рой. Обыч­но Д. р. э. мал по срав­не­нию с про­стран­ст­вен­ны­ми раз­ме­ра­ми плаз­мы и она в це­лом ква­зи­нейт­раль­на. Су­ще­ст­вен­ное на­ру­ше­ние ква­зи­нейт­раль­но­сти воз­мож­но в сло­ях тол­щи­ной по­ряд­ка Д. р. э. Та­кие слои воз­ни­ка­ют, напр., в по­гра­нич­ных об­лас­тях при кон­так­те плаз­мы с твёр­дым те­лом. В не­рав­но­вес­ной плаз­ме ха­рак­тер­ный мас­штаб об­лас­ти раз­де­ле­ния за­ря­дов мо­жет су­ще­ст­вен­но пре­вы­шать Д. р. э. Это име­ет ме­сто, напр., в вол­нах про­стран­ст­вен­но­го за­ря­да или в плаз­ме с то­ком.

Д. р. э. яв­ля­ет­ся макс. при­цель­ным па­ра­мет­ром при пар­ных столк­но­ве­ни­ях за­ря­жен­ных час­тиц в плаз­ме. Вслед­ст­вие де­ба­ев­ско­го эк­ра­ни­ро­ва­ния элек­трич. по­ле ку­ло­нов­ско­го взаи­мо­дей­ст­вия на рас­стоя­ни­ях $r>r_D$ убы­ва­ет экс­по­нен­ци­аль­но, по­это­му, ес­ли при­цель­ный па­ра­метр за­ря­жен­ной час­ти­цы боль­ше $r_D$, фак­ти­че­ски ни­ка­ко­го рас­сея­ния при столк­но­ве­ни­ях за­ря­жен­ных час­тиц не про­ис­хо­дит. На та­ких рас­стоя­ни­ях взаи­мо­дей­ст­вие но­сит кол­лек­тив­ный ха­рак­тер, т. е. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся че­рез са­мо­со­гла­со­ван­ные элек­трич. и маг­нит­ное по­ля, соз­да­вае­мые все­ми за­ря­жен­ны­ми час­ти­ца­ми. Кол­лек­тив­ное взаи­мо­дей­ст­вие бу­дет силь­ным, ес­ли чис­ло час­тиц в де­баев­ской сфе­ре $nr_D^3$ су­ще­ст­вен­но боль­ше еди­ни­цы.