[科普中国]-电荷扩散

耗散反应产物的电荷扩散

能量相干宽度Γ分布宽度随着同位素电荷数Z的减小有显著的增大，反应时间越长，交换的核子数越多，其分布宽度也就越宽。图1给出了分布宽度随出射碎片电荷数变化的关系，r的分布宽度随电荷数Z基本上呈线性变化。 这反映了电荷扩散过程的存在。

在输运理论框架中1，一个物理量x的几率分布函数P(x,t) 的福克一普朗克方程为： ，其中 为漂移系数， 为扩散系数。

各元素随原子核的中子数/电荷数Z呈高斯型的分布，误差范围内其平均值的变化很小，可以认为漂移速度为零。分布宽度有较大的变化，说明扩散过程是明显存在的。图2给出了分布宽度2σ2少与平均作用时间τ的变化关系，τ根据测不准关系τ=h/Γ，分布宽度与反应时间呈线性变化的关系。直线斜率即为扩散系数2D。

空间电荷扩散理论一般地，在高绝缘体中束缚有正和负的空间电荷，热平衡下电中性条件要求正负电荷数目相等并有均匀分布。在图1(a)距离为l的两电极间充满介质。经恒定电压U0极化达平衡后,将有N0个负电荷e被排斥离开单位面积负电极。在t=0时除去U0并令两电极短路放电,则通常熟知的各种机构提供的极化迅速消失，这些极化我们通称为快极化，这时介质内各处电场为零。空间电荷在零场下建立新的平衡分布需较长时间,它贡献的极化属慢响应。

体系中的空间电荷处于束缚状态，不是载流子；但可借助于热运动起伏能量的激活而位移至邻近束缚位置以产生极化效应.在液体中，空间电荷束缚于分子中的某固定位置;它的运动反映了分子或其部分链段的运动。由于受到邻近粒子的障碍，这种运动应该很慢。在热平衡下，空间电荷的分布应使体系的宏观极化强度为零。若有某种原因使时间t=0时空间电荷分布不均匀而产生极化强度P(t)=P0，在零场下可测出其衰减规律并记为P(t)=P0F(t)；其中F(0)=1，F(∞)=0。空间电荷分布由不均匀而在零场下趋向均匀的运动可等效描述为扩散。束缚电荷的等效扩散不同于载流子的扩散。后者的扩散系数D与迁移率μ有关系eD=kTμ。等效扩散不存在类似关系，因为束缚空间电荷不能导电的假设意味着它的迁移率等于零。麦克斯韦方程表明，电位移矢量对时间的微商等效于自由电荷在外场中的迁移电流密度；在零场中束缚电荷位移的时间微商就等效于自由电荷的扩散运动。3