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弱电离大气等离子体电子碰撞能量损失的理论研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2013
  • 页码:205201-
  • 分类:O562.4[理学—原子与分子物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]北京应用物理与计算数学研究所,北京100088
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11105018)、国家重点基础研究发展规划(批准号:2013CB328904)和中国工程物理研究院科学技术发展基金(批准号:201280402064)资助的课题.
  • 相关项目:微波大气击穿产生等离子体过程的理论研究
中文摘要:

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.

英文摘要:

The energy loss induced by electron collisions in weakly ionized air plasma is calculated based on the electron energy dis-tribution function that we obtained. Since there are a lot of low-energy-threshold molecular rotation and vibration excitations and the electron-molecule energy transfer is inefficient in elastic collision, the fraction of energy loss for electron elastic collision (less than 6%) is negligible. Among different collision processes the electron energy loss is dominant in different energy regions. As the effective electron temperature (or the reduced electric field) increases, the dominant energy loss process becomes sequentially rota-tional excitation, vibrational excitation, electronic excitation, collisional ionization, and accelerating ionized electrons. When E/N=1350 Td (or Te =14 eV), the average energy loss per ion-electron pair reaches a minimum value of 57 eV. By controlling the electric field according to the requirement in applications, we can control the electric field to achieve a higher energy efficiency.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876