Сильноионизованная дуговая плазма $\rm He$. Неравновесность, неидеальность и кинетика

Экспериментально установлено, что сильноионизованная дуговая плазма Hе атмосферного давления не находится в состоянии ЛТР, ожидаемом для плазмы с концентрацией электронов выше $10^{16}$ см$^{-3}$. Выявлены причины этого, состоящие в поперечной неоднородности плазмы и влиянии плотностных эффектов. Высшие электронные уровни Не разрушаются квазистатическим плазменным микрополем, а заряженные частицы радиальным потоком амбиполярной диффузии выносятся из узкого плазменного канала радиусом $1$–$2$ мм на стенки камеры. В распределении атомов и ионов по возбужденным уровням наблюдаются сильная ионизационная неравновесность и большой отрыв основного состояния, которые обусловливают трудности спектральной диагностики параметров плазмы из-за неприменимости соотношений, соответствующих равновесным условиям. Предложены методы измерения концентрации двухзарядных ионов $\rm He^{++}$ ($\alpha$-частиц), недоступных для прямой спектральной регистрации, и простая кинетическая модель сильноионизованной плазмы Не с использованием модифицированного диффузионного приближения, основанная на равенстве потоков возбуждения, ионизации и амбиполярной диффузии, успешно описывающая параметры плазмы.