Zustandssumme und effektive Ionisierungsspannung eines Atoms im Inneren des Plasmas

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Abstract
Für die Berechnung der Eigenschaften des Plasmas ist die Kenntnis der atomaren Zustandssumme sowie der effektiven atomaren Austrittsarbeit von entscheidender Bedeutung. Die bisherige experimentelle und theoretische Fixierung beider Größen ist unzulänglich. Hinsichtlich der Zustandssumme besteht die bekannte Divergenzschwierigkeit, deren Beseitigung sowohl numerisches als auch grundsätzliches Interesse besitzt. Vorliegende Versuche zur Begrenzung der Termzahl gehen entweder von unzulässigen Voraussetzungen aus oder begnügen sich mit einer groben Beschränkung der Termfolge. Messungen der effektiven Ionisierungsarbeit haben an Hand verschiedener Verfahren Resultate ergeben, die sich erheblich widersprechen. Zur theoretischen Bestimmung der Erniedrigung des Ionisierungspotentials liegen nur rohe Abschätzungen vor. In dieser Situation soll die folgende Untersuchung zur Klärung beitragen. Bezüglich der Zustandssumme zeigt die Berechnung des atomaren Termsystemes unter Berücksichtigung der Wechselwirkung des Atoms mit den Plasmaträgern, daß die Termfolge im Plasmainnern endlich und zwar sehr stark beschränkt ist. Das Ergebnis erlaubt eine sichere Bestimmung des numerischen Wertes der Zustandssumme. Der Begriff der effektiven Ionisierungsspannung wird kritisch diskutiert. Eine Berechnung der Erniedrigung der atomaren Austrittsarbeit führt zu einer einfachen und leicht deutbaren Abhängigkeit von der Elektronendichte und der Temperatur. Die berechneten Werte liegen zwischen den an Hand der verschiedenen Meßverfahren erhaltenen Resultate. Ein schlüssiger Vergleich zwischen Experiment und Theorie ist infolge der experimentellen Unsicherheit nicht möglich.