Кинетические коэффициенты электронов в слабоионизованной плазме смесей воздуха с парами воды в сильном электрическом поле

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

С помощью численного решения уравнения Больцмана выполнен расчет скорости дрейфа электронов, коэффициентов их продольной и поперечной диффузии, а также коэффициентов ионизации и диссоциативного прилипания в слабоионизованной плазме смесей воздуха с парами воды в широком диапазоне приведенных электрических полей (1–650 Тд, 1 Тд = 10-17 В см2) и мольных долей паров воды (0–1). Проведено сравнение результатов расчета с новыми экспериментальными данными и получено хорошее согласие между ними. Показано, что для всех коэффициентов и средней энергии электронов их зависимость от состава газа меняется с ростом электрического поля. При малых приведенных полях увеличение содержания молекул воды Н2О в смесях приводит к уменьшению коэффициентов переноса и средней энергии электронов, в то время как при больших полях наблюдается обратная тенденция. Показано, что для скорости дрейфа и коэффициента прилипания электронов существуют электрические поля, при которых значения этих коэффициентов в газовых смесях могут быть больше коэффициентов в сухом воздухе или в парах воды. Дано качественное объяснение полученным зависимостям электронных коэффициентов от электрического поля и содержания Н2О в смеси.

Об авторах

И. В. Кочетов

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН; Государственный научный центр РФ «Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований»

Email: nick_aleksandrov@mail.ru
Россия, Москва; Москва

Н. Л. Александров

Московский физико-технический институт; Объединенный институт высоких температур РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: nick_aleksandrov@mail.ru
Россия, Долгопрудный; Москва

Список литературы

  1. Fridman A. Plasma chemistry. Cambridge: Cambridge University Press, 2008.
  2. Kong M.G., Kroesen G., Morfill G., Nosenko T., Shimizu T., van Dijk J., Zimmermann J.L. // New J. Phys. 2009. V. 11. P. 115012.
  3. Starikovskiy A., Aleksandrov N. // Progr. Energy Comb. Sci. 2013. V. 39. P. 61.
  4. Starikovskaia S.M. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2014. V. 47. P. 353001.
  5. Ju Y., Sun W. // Progr. Energy Comb. Sci. 2015. V. 48. P. 21.
  6. Стариковский А.Ю., Александров Н.Л. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 126.
  7. Gallimberti I. // Pure Appl. Chem. 1988. V. 60. P. 663.
  8. Šimek M., Homola T. // Eur. Phys. J. D. 2021. V. 75. P. 210.
  9. Starikovskiy A.Yu., Bazelyan E.M., Aleksandrov N.L. // Plasma Sources Sci. Technol. 2022. V. 31. P. 114009.
  10. Хаксли Л., Кромптон Р. Диффузия и дрейф электронов в газах. М.: Мир, 1977.
  11. Gallagher J.W., Beaty E.C., Dutton J., Pitchford L.C. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1983. V. 12. P. 109.
  12. Pancheshnyi S., Biagi S., Bordage M., Hagelaar G., Morgan W., Phelps A., Pitchford L. // Chem. Phys. 2012. V. 398. P. 148.
  13. Pitchford L.C. et all // Plasma Process. Polym. 2017. V. 14. P. 1600098.
  14. Alves L.L., Bogaerts A., Guerra V., Turner M.M. // Plasma Sources Sci. Technol. 2018. V. 27. P. 023002.
  15. Ruız-Vargas G., Yousfi M., de Urquijo J. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2010. V. 43. P. 455201.
  16. de Urquijo J., Gonzalez-Magana O., Basurto E., Juarez A.M. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2024. V. 57. P. 125205.
  17. Кочетов И.В., Александров Н.Л. // Физика плазмы. 2019. Т. 45. С. 717.
  18. Kochetov I.V., Popov M.A., Aleksandrov N.L. // Plasma Sources Sci. Technol. 2019. V. 28. P. 025009.
  19. Hagelaar G.J.M., Pitchford L.C. // Plasma Sources Sci. Technol. 2005. V. 14. P. 722.
  20. Дятко Н.А., Кочетов И.В., Напартович А.П. // Физика плазмы. 1992. T. 18. C. 888.
  21. TRINITI database, www.lxcat.net, retrieved on November 20, 2017.
  22. Александров Н.Л., Кончаков А.М. // Физика плазмы. 1981. Т. 7. С. 185.
  23. Александров Н.Л., Кончаков А.М., Напартович А.П., Старостин А.Н., Химия плазмы, Вып. 11, С. 3, под ред. Б.М. Смирнова, М.: Энергоатомиздат, 1984.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024