弱电离大气等离子体电子碰撞能量损失的理论研究

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周前红, 董志伟. 2013: 弱电离大气等离子体电子碰撞能量损失的理论研究, 物理学报, null(20): 318-324. doi: 10.7498/aps.62.205201
引用本文: 周前红, 董志伟. 2013: 弱电离大气等离子体电子碰撞能量损失的理论研究, 物理学报, null(20): 318-324. doi: 10.7498/aps.62.205201
Zhou Qian-Hong, Dong Zhi-Wei. 2013: Theoretical study on the energy loss induced by electron collisions in weakly ionized air plasma, Acta Physica Sinica, null(20): 318-324. doi: 10.7498/aps.62.205201
Citation: Zhou Qian-Hong, Dong Zhi-Wei. 2013: Theoretical study on the energy loss induced by electron collisions in weakly ionized air plasma, Acta Physica Sinica, null(20): 318-324. doi: 10.7498/aps.62.205201

弱电离大气等离子体电子碰撞能量损失的理论研究

Theoretical study on the energy loss induced by electron collisions in weakly ionized air plasma

  • 摘要: 在前期计算电子能量分布函数的基础上,求出弱电离大气等离子体中各碰撞反应过程的电子能量损失.由于在弹性碰撞中电子-重粒子能量交换很少,同时氮气、氧气分子又有很多能量阈值较低的转动、振动能级存在,因此在大气等离子体中弹性碰撞电子能量损失所占份额很小(直流电场下小于6%).研究发现,弱电离大气等离子体中在不同能量区间占主导的能量损失过程不同.随着有效电子温度(或约化场强)增加,占主导的电子能量损失过程依次为转动激发、振动激发、电子态激发、碰撞电离、加速电离产生的二次电子.在约化场强E/N=1350 Td (或有效电子温度为14 eV)附近,平均电离一个电子所需的能量最小,约为57 eV.因此可以根据不同的需求调节电场强度,从而达到较高的能量利用率.
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出版历程
  • 刊出日期:  2013-10-30

弱电离大气等离子体电子碰撞能量损失的理论研究

  • 北京应用物理与计算数学研究所,北京,100088

摘要: 在前期计算电子能量分布函数的基础上,求出弱电离大气等离子体中各碰撞反应过程的电子能量损失.由于在弹性碰撞中电子-重粒子能量交换很少,同时氮气、氧气分子又有很多能量阈值较低的转动、振动能级存在,因此在大气等离子体中弹性碰撞电子能量损失所占份额很小(直流电场下小于6%).研究发现,弱电离大气等离子体中在不同能量区间占主导的能量损失过程不同.随着有效电子温度(或约化场强)增加,占主导的电子能量损失过程依次为转动激发、振动激发、电子态激发、碰撞电离、加速电离产生的二次电子.在约化场强E/N=1350 Td (或有效电子温度为14 eV)附近,平均电离一个电子所需的能量最小,约为57 eV.因此可以根据不同的需求调节电场强度,从而达到较高的能量利用率.

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