מחקר מגלה עקרונות מאחורי חימום אלקטרונים פלזמות collisional מיונן חלש

Anonim

צוות מחקר של KAIST זיהה בהצלחה את העקרונות הבסיסיים מאחורי חימום אלקטרונים, שהיא אחת התופעות החשובות ביותר בפלזמות. כמו חימום חשמלי קובע מגוון רחב של תכונות פיסיקליות וכימיות של פלזמות, תוצאה זו תאפשר תעשיות רלוונטיות להרחיב וביעילות להתאים מגוון של מאפייני פלזמה לצרכים הספציפיים שלהם.

פלזמה, המכונה לעתים קרובות את המדינה הרביעית של החומר, ניתן ליצור בעיקר על ידי גזים מלאכותיים מלאכותיים בטמפרטורה סטנדרטית (25 ° C) ולחץ (1 atm) טווח. בין סוגים רבים של פלזמה, פלזמה בלחץ אטמוספרי כבר צובר תשומת לב רבה בשל התכונות הייחודיות שלהם ותחולתם בתחומים מדעיים ותעשייתיים שונים.

בגלל המאפיינים פלזמה מאוד תלוי בלחץ הגז בתת אטמוספרי כדי טווח הלחץ אטמוספרי, אפיון פלזמה בלחצים שונים הוא תנאי מוקדם להבנת עקרונות היסוד של פלזמות ליישומים התעשייתיים שלהם.

במובן זה, מידע על האבולוציה הזמנית-טמפורלית בצפיפות האלקטרונים והטמפרטורה חשוב מאוד בגלל תגובות פיסיקליות וכימיות שונות בתוך פלסמה נובעים אלקטרונים. לפיכך, חימום אלקטרונים כבר נושא מעניין בתחום הפלזמה.

מכיוון שהתנגשויות בין אלקטרונים חופשיים לבין גזים נייטרליים שכיחים בתנאי לחץ אטמוספרי, יש מגבלות פיזיות למדידת צפיפות האלקטרונים וטמפרטורת הפלזמה באמצעות כלי אבחון קונבנציונליים, ולכן לא ניתן היה לגלות את הניסויים בעקרונות החימום החופשי של האלקטרון.

יתר על כן, חוסר מידע על פרמטר מפתח של חימום אלקטרונים ושיטות השליטה שלה הוא בעייתי להגביל את התגובה ואת תחולת של פלסמות כאלה.

כדי לטפל בבעיות אלה, פרופ 'וונו צ'ו וצוותו מהמחלקה להנדסה גרעינית וקוונטית השתמשו באבחון אלקטרומגנטי המבוסס על Bremsstrahlung על מנת לבחון במדויק את צפיפות האלקטרונים והטמפרטורה בפלזמות יעד. בנוסף, אבחון הדמיה חדשנית עבור הפצה דו מימדי של מידע אלקטרונים פותחה.

בעזרת טכניקת האבחון שפיתחו, הצוות מדד את טמפרטורת האלקטרון הננו-שנייה שנפתחה בפלזמות קוליות של יונים חלשות, והם הצליחו לגלות את התפלגות ה- spatiotemporal ואת העקרון הבסיסי המעורב בתהליך החימום של האלקטרון.

הצוות גילה בהצלחה את העיקרון הבסיסי של תהליך חימום האלקטרון תחת אטמוספרי לתנאי לחץ אטמוספרי (0.25-1ATm) באמצעות ביצוע הניסוי על התפתחות spatiotemporal של טמפרטורת אלקטרונים.

ממצאיהם של נתוני המחקר הבסיסיים על אלקטרונים חופשיים בפלזמות collisional מיונן חלש יתרום לשיפור בתחום המדע פלזמה ויישומים מסחריים שלהם.

"התוצאות של מחקר זה מספקות תמונה ברורה של חימום אלקטרונים בפלזמות חלשות מיונן בתנאים שבהם התנגשויות בין אלקטרונים חופשיים לבין חלקיקים נייטרליים הם תכופים, ואנו מקווים שהמחקר יהיה אינפורמטיבי ויעיל תוך ניצול ומסחור של לחץ אטמוספרי מקורות פלזמה בעתיד הקרוב ".

מאמרים הקשורים למחקר זה, בראשות פרופסור סנגהו פארק, פורסמו ב- Scientific Reports ב -14 במאי וב -5 ביולי.

menu
menu