Debye sheath
ڈیبی ہیتھ (الیکٹروسٹیٹک ہیتھ بھی) پلازما میں ایک پرت ہے جس میں مثبت آئنوں کی کثافت زیادہ ہوتی ہے، اور اس وجہ سے مجموعی طور پر اضافی مثبت چارج ہوتا ہے، جو کسی ایسے مادے کی سطح پر مخالف منفی چارج کو متوازن کرتا ہے جس کے ساتھ وہ رابطے میں ہوتا ہے۔ اس طرح کی پرت کی موٹائی کئی ڈیبی لمبائی موٹی ہوتی ہے، ایک ایسی قیمت جس کا سائز پلازما کی مختلف خصوصیات پر منحصر ہوتا ہے (جیسے۔ درجہ حرارت، کثافت، وغیرہ)۔ پلازما میں ایک ڈیبی ہیتھ پیدا ہوتا ہے کیونکہ الیکٹرانوں کا درجہ حرارت عام طور پر طول و عرض کی ترتیب پر یا آئنوں سے زیادہ ہوتا ہے اور وہ بہت ہلکے ہوتے ہیں۔ نتیجتا، وہ کم از کم ایک عنصر کے لحاظ سے آئنوں سے زیادہ تیز ہوتے ہیں۔ کسی مادی سطح کے انٹرفیس پر، لہذا، الیکٹران پلازما سے باہر اڑ جائیں گے، بلک پلازما کے مقابلے میں سطح کو منفی چارج کریں گے۔ ڈیبی شیلڈنگ کی وجہ سے، منتقلی کے علاقے کی پیمانے کی لمبائی ڈیبی لمبائی ہوگی۔ جیسے جیسے پوٹینشل بڑھتا ہے، زیادہ سے زیادہ الیکٹرانوں کی عکاسی ملحقہ پوٹینشل سے ہوتی ہے۔ ایک توازن آخر کار اس وقت حاصل ہوتا ہے جب ممکنہ فرق الیکٹران کے درجہ حرارت سے چند گنا زیادہ ہوتا ہے۔ ڈیبی ہیتھ پلازما سے ٹھوس سطح پر منتقلی ہے۔ اسی طرح کی طبیعیات دو پلازما خطوں کے درمیان شامل ہے جن کی مختلف خصوصیات ہیں۔ ان خطوں کے درمیان منتقلی کو ڈبل پرت کہا جاتا ہے، اور اس میں ایک مثبت اور ایک منفی پرت ہوتی ہے۔ شیتھس کو سب سے پہلے امریکی طبیعیات دان ارونگ لینگموئر نے بیان کیا تھا۔ 1923 میں انہوں نے لکھا: "الیکٹرانوں کو منفی الیکٹروڈ سے پسپا کیا جاتا ہے جبکہ مثبت آئن اس کی طرف کھینچے جاتے ہیں۔ اس طرح ہر منفی الیکٹروڈ کے ارد گرد ایک قطعی موٹائی کا خول ہوتا ہے جس میں صرف مثبت آئن اور غیر جانبدار ایٹم ہوتے ہیں۔ [.] الیکٹران ملحقہ کی بیرونی سطح سے جھلکتے ہیں جبکہ ملحقہ تک پہنچنے والے تمام مثبت آئن الیکٹروڈ کی طرف راغب ہوتے ہیں۔ [.] یہ براہ راست ہوتا ہے کہ الیکٹروڈ تک پہنچنے والے مثبت آئن کرنٹ میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی ہے۔ الیکٹروڈ حقیقت میں مثبت آئن کی چادر کے ذریعے خارج ہونے والے مادہ سے بالکل اسکرین کیا جاتا ہے، اور اس کی صلاحیت آرک میں پائے جانے والے مظاہر کو متاثر نہیں کر سکتی، اور نہ ہی الیکٹروڈ میں بہنے والے کرنٹ کو۔ لینگموئر اور شریک مصنف البرٹ ڈبلیو ہل نے تھرمیونک والو میں بننے والی ایک مٹھی کو مزید بیان کیا: "شکل 1 گرافک طور پر اس حالت کو ظاہر کرتی ہے جو پارے کے بخارات پر مشتمل ایسی ٹیوب میں موجود ہے۔ تنت اور پلیٹ کے درمیان کی جگہ تقریبا مساوی تعداد میں الیکٹرانوں اور مثبت آئنوں کے مرکب سے بھری ہوتی ہے، جسے "پلازما" کا نام دیا گیا ہے۔ پلازما میں ڈوبا ہوا تار، اس کے حوالے سے صفر صلاحیت پر، اس سے ٹکرانے والے ہر آئن اور الیکٹران کو جذب کرے گا۔ چونکہ الیکٹران آئنوں سے تقریبا 600 گنا زیادہ تیزی سے حرکت کرتے ہیں، اس لیے آئنوں سے 600 گنا زیادہ الیکٹران تار سے ٹکرائیں گے۔ اگر تار کو موصل کیا جاتا ہے تو اسے اس طرح کی منفی صلاحیت کا فرض کرنا چاہیے کہ وہ الیکٹرانوں اور آئنوں کی مساوی تعداد حاصل کرے، یعنی ایسی صلاحیت کہ وہ اس کی طرف جانے والے 600 الیکٹرانوں میں سے 1 کے علاوہ سب کو پسپا کر دے۔ "فرض کریں کہ یہ تار، جسے ہم گرڈ کا حصہ سمجھتے ہیں، ٹیوب کے ذریعے کرنٹ کو کنٹرول کرنے کے لیے مزید منفی بنایا گیا ہے۔ یہ اب اپنی طرف جانے والے تمام الیکٹرانوں کو پسپا کر دے گا، لیکن اس کی طرف اڑنے والے تمام مثبت آئنوں کو حاصل کرے گا۔ اس طرح تار کے ارد گرد ایک ایسا خطہ ہوگا جس میں مثبت آئن ہوں گے اور کوئی الیکٹران نہیں ہوں گے، جیسا کہ شکل میں دکھایا گیا ہے۔ 1. آئنوں کو تیز کیا جاتا ہے جب وہ منفی تار کے قریب پہنچتے ہیں، اور اس مٹھی میں مثبت آئنوں کا ایک ممکنہ میلان موجود ہوگا، جیسا کہ ہم اسے مثبت آئن کہتے ہیں، اس طرح کہ جیسے جیسے ہم تار سے پیچھے ہٹتے ہیں صلاحیت کم سے کم منفی ہوتی ہے، اور ایک خاص فاصلے پر پلازما کی صلاحیت کے برابر ہوتا ہے۔ اس فاصلے کو ہم مٹھی کی حد کے طور پر بیان کرتے ہیں۔ اس فاصلے سے آگے تار کی صلاحیت کی وجہ سے کوئی اثر نہیں ہوتا ہے۔ " ریاضیاتی علاج پلانر شیتھ مساوات ڈیبی شیتھ کی مقداری طبیعیات کا تعین چار مظاہر سے ہوتا ہے: آئنوں کی توانائی کا تحفظ: اگر ہم آسانی کے لیے مان لیں کہ الیکٹران کے مخالف چارج والے ماس کے ٹھنڈے آئن رفتار کے ساتھ شیتھ میں داخل ہوتے ہیں، تو شیتھ پوٹینشل میں توانائی کے تحفظ کی ضرورت ہوتی ہے، جہاں الیکٹران کا چارج مثبت طور پر لیا جاتا ہے، یعنی۔ x. آئن کا تسلسل: مستحکم حالت میں، آئن کہیں بھی نہیں بنتے، اس لیے بہاؤ ہر جگہ یکساں ہوتا ہے: الیکٹرانوں کے لیے بولٹزمین کا تعلق: چونکہ زیادہ تر الیکٹرانوں کی عکاسی ہوتی ہے، اس لیے ان کی کثافت اس طرح دی جاتی ہے۔ پوئسون کی مساوات: الیکٹروسٹیٹک پوٹینشل کی منحنیت کا تعلق خالص چارج کی کثافت سے درج ذیل ہے۔ ان مساوات کو یکجا کرتے ہوئے اور انہیں بے جہتی صلاحیت، پوزیشن اور آئن کی رفتار کے لحاظ سے لکھتے ہوئے، ہم ملحقہ مساوات پر پہنچتے ہیں: بوہم مٹھی کا معیار مٹھی کی مساوات کو ایک بار اس سے ضرب دے کر مربوط کیا جا سکتا ہے: مٹھی کے کنارے () پر، ہم پوٹینشل کو صفر () ہونے کی وضاحت کر سکتے ہیں اور فرض کر سکتے ہیں کہ برقی میدان بھی صفر () ہے۔ ان باؤنڈری کنڈیشنز کے ساتھ، انضمام سے فائدہ ہوتا ہے۔ یہ آسانی سے بند شکل میں ایک انٹیگرل کے طور پر دوبارہ لکھا جاتا ہے، حالانکہ اسے صرف عددی طور پر حل کیا جا سکتا ہے۔ اس کے باوجود، معلومات کا ایک اہم حصہ تجزیاتی طور پر حاصل کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ بائیں ہاتھ کی طرف ایک مربع ہے، اس لیے دائیں ہاتھ کی طرف بھی ہر قدر کے لیے غیر منفی ہونی چاہیے، خاص طور پر چھوٹی اقدار کے لیے۔ ٹیلر کی توسیع کو ارد گرد دیکھتے ہوئے، ہم دیکھتے ہیں کہ پہلی اصطلاح جو ختم نہیں ہوتی وہ کواڈریٹک ہے، تاکہ ہم ضرورت کر سکیں، یا، یا۔ اس عدم مساوات کو اس کے موجد ڈیوڈ بوہم کے بعد بوہم شیتھ معیار کے نام سے جانا جاتا ہے۔ اگر آئن بہت آہستہ سے مٹھی میں داخل ہو رہے ہیں، تو مٹھی کی صلاحیت انہیں تیز کرنے کے لیے پلازما میں اپنا راستہ "کھا جائے گی"۔ بالآخر ایک نام نہاد پری شیتھ کی ترتیب میں ممکنہ کمی اور آئن ماخذ کی طبیعیات کے ذریعہ طے شدہ پیمانے (اکثر پلازما کے طول و عرض کی طرح) کے ساتھ تیار ہوگا۔ عام طور پر بوہم معیار مساوات کے ساتھ برقرار رہے گا، لیکن کچھ ایسے حالات ہیں جہاں آئن سپرسونک رفتار کے ساتھ ملحقہ میں داخل ہوتے ہیں۔ چائلڈ-لینگ مائر کا قانون اگرچہ مٹھی کی مساوات کو عام طور پر عددی طور پر مربوط کیا جانا چاہیے، لیکن ہم اس اصطلاح کو نظر انداز کر کے تجزیاتی طور پر ایک تخمینہ حل تلاش کر سکتے ہیں۔ یہ مٹھی میں الیکٹران کی کثافت کو نظر انداز کرنے کے مترادف ہے، یا صرف مٹھی کے اس حصے کا تجزیہ کرنے کے مترادف ہے جہاں الیکٹران نہیں ہیں۔ "تیرتی ہوئی" سطح کے لیے، یعنی۔ وہ جو پلازما سے کوئی خالص کرنٹ نہیں کھینچتا ہے، اگر کسی حد تک تخمینہ لگایا جائے تو یہ مفید ہے۔ مضبوطی سے منفی متعصبانہ سطح کے لیے تاکہ یہ آئن سیچوریشن کرنٹ کھینچ لے، تخمینہ بہت اچھا ہے۔ یہ رواج ہے، اگرچہ سختی سے ضروری نہیں ہے، یہ فرض کر کے مساوات کو مزید آسان بنانا کہ یہ اتحاد سے بہت بڑا ہے۔ پھر شیتھ مساوات سادہ شکل اختیار کر لیتی ہے۔ پہلے کی طرح، ہم حاصل کرنے کے لیے ضرب دیتے ہیں اور ضم کرتے ہیں، یا۔ یہ آسانی سے پیداوار کے لیے x پر مربوط ہوتا ہے، جہاں دیوار پر (معمول) صلاحیت (مٹھی کے کنارے سے متعلق) ہے، اور d مٹھی کی موٹائی ہے۔ متغیرات کی طرف واپس جانا اور یہ نوٹ کرنا کہ دیوار میں آئن کرنٹ ہے، ہمارے پاس ہے۔ اس مساوات کو بچوں کے قانون کے نام سے جانا جاتا ہے، کلیمنٹ ڈی چائلڈ (1868-1933) کے بعد، جس نے اسے پہلی بار 1911 میں شائع کیا، یا چائلڈ-لینگموئر قانون کے طور پر، ارونگ لینگموئر کے اعزاز میں، جس نے اسے آزادانہ طور پر دریافت کیا اور 1913 میں شائع کیا۔ یہ سب سے پہلے الیکٹروڈ اسپیسنگ ڈی کے ساتھ ویکیوم ڈایڈڈ میں اسپیس چارج محدود کرنٹ دینے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ اسے الٹا بھی کیا جا سکتا ہے تاکہ ڈیبی شیتھ کی موٹائی کو وولٹیج ڈراپ کے فنکشن کے طور پر ترتیب دے کر دیا جا سکے: حالیہ برسوں میں چائلڈ-لنگمائر (سی ایل) قانون میں ترمیم کی گئی ہے جیسا کہ دو جائزے کے کاغذات میں بتایا گیا ہے۔ ایمبی پولر ڈفیوژن ڈبل لیئر (پلازما) بھی دیکھیں، خاص طور پر سیکشن موجودہ لے جانے والی ڈبل پرتیں جو واحد، صفر درجہ حرارت کی بیموں سے بنتی ہیں پلازما (طبیعیات) ایپلی کیشنز کی فہرست مضامین فوٹنوٹس پلازما فزکس پیٹر ڈیبی