Beim Lesen über nicht-thermische Plasmen bin ich auf ihre Ionisationspotentiale (~ 1%) und andere Fähigkeiten gestoßen, wie z. B. ihre nicht-Maxwellschen Energieverteilungen. Bei welchen Temperaturen und Drücken zeigen sie solche Eigenschaften, und welche Materialien werden verwendet, um ein nichtthermisches Plasma zu erzeugen?
Bei welchen Temperaturen und Drücken zeigen sie solche Eigenschaften
Erstens ist die Temperatur nur streng definiert, wenn die Partikelverteilungsfunktionen Maxwellsch sind. Für ein nichtthermisches Plasma ist der Begriff "Temperatur" schlecht definiert. Wenn Sie jemanden sehen, der in einem solchen Fall über die Temperatur spricht, hat er wahrscheinlich eine kleine Störung ignoriert, die die Verteilung nicht-maxwellsch macht.
und welche Materialien werden zur Erzeugung von nicht-thermischem Plasma verwendet?
Materialien haben damit wenig zu tun. Damit meine ich, dass die Art des Gases, das Sie zum Beispiel zum Ionisieren auswählen, nicht allein bestimmt, ob Ihr Plasma nicht-thermisch sein wird. Es hat mehr mit dem Ionisierungsprozess, dem Einschluss und / oder dem Heizschema zu tun, das Sie verwenden.
Zum Beispiel kann ich elektromagnetische Wellen in ein Plasma einspeisen, die Elektronen auf eine bestimmte Weise dämpfen (siehe Landau-Dämpfung ), sodass Energie bevorzugt auf einige Elektronen im Ende der (ursprünglichen) Maxwellschen Verteilung übertragen wird. Wenn ich dies kontinuierlich mache, ändert sich die Steady-State-Verteilungsfunktion weg von einer Maxwell-Funktion.
Die Temperatur wird durch das thermodynamische Gleichgewicht definiert, was zunächst geklärt werden sollte. Aus dieser Definition können wir leicht entnehmen, dass das sogenannte "nicht-thermische Plasma" ein Konzept ist, das einen Plasmazustand ohne thermodynamisches Gleichgewicht beschreibt. Grundsätzlich wird das thermodynamische Gleichgewicht durch Kollisionen zwischen Teilchen erreicht, die durch Molekularkräfte in neutralem Gas verursacht werden. Andererseits tritt die Coulomb-Kraft in hochionisiertem Plasma an die Stelle der molekularen Kraft. Beachten Sie, dass diese beiden Kräfte beide im Plasma wirken. Teilchendichte, Anfangsgeschwindigkeitsverteilung und Ionisationsrate werden also bei der Bestimmung dominieren, ob ein isoliertes Plasmasystem ein thermodynamisches Gleichgewicht erreichen könnte oder nicht.
anna v