Studien avslører prinsipper bak elektronoppvarming i svakt ioniserte kollisjonsplasmaer

Anonim

Et KAIST forskergruppe har vellykket identifisert de underliggende prinsippene bak elektronoppvarming, som er et av de viktigste fenomenene i plasma. Ettersom elektrisk oppvarming bestemmer et bredt spekter av fysiske og kjemiske egenskaper til plasma, vil dette utfallet tillate relevante næringer å utvide og effektivt tilpasse en rekke plasmaegenskaper for deres spesifikke behov.

Plasma, ofte kalt fjerde tilstandstilstand, kan for det meste dannes ved kunstig energibesparende gasser i standard temperatur (25 ° C) og trykk (1 atm) rekkevidde. Blant de mange typene plasma har atmosfærisk trykkplasma fått stor oppmerksomhet på grunn av deres unike egenskaper og anvendelighet på ulike vitenskapelige og industrielle felt.

Fordi plasmaparakteristika sterkt avhenger av gasstrykk i det atmosfæriske atmosfæriske trykkområdet, karakteriserer plasmaet ved forskjellige trykk en forutsetning for å forstå de grunnleggende prinsippene for plasma og for deres industrielle anvendelser.

I den forstand er informasjon om den spatio-temporale evolusjonen i elektronens tetthet og temperatur meget viktig fordi ulike fysiske og kjemiske reaksjoner i et plasma oppstår fra elektroner. Derfor har elektronoppvarming vært et interessant emne innen plasma.

Fordi kollisjoner mellom frie elektroner og nøytrale gasser er hyppige under atmosfæriske trykkforhold, er det fysiske grenser for måling av elektrondensiteten og temperaturen i plasma ved bruk av konvensjonelle diagnostiske verktøy, og prinsippene for fri-elektronoppvarming kunne derfor ikke eksperimentelt avsløres.

Videre er mangel på informasjon om en nøkkelparameter for elektronoppvarming og dens styringsmetoder plagsom og begrenser forbedring av reaktiviteten og anvendelighet av slike plasmaer.

For å løse disse problemene benyttet professor Wonho Choe og hans team fra Institutt for kjernefysikk og kvantumteknikk nøytrale bremsstrahlung-baserte elektrondisoder for nøyaktig å undersøke elektrondensiteten og temperaturen i målplasmaer. I tillegg ble det utviklet en ny bildediagnostikk for todimensjonal distribusjon av elektroninformasjon.

Ved hjelp av den diagnostiske teknikken de utviklet, målte laget den nanosekund-løst elektrontemperaturen i svakt ioniserte kollisjonsplasmaer, og de lyktes i å avsløre spatiotemporal fordeling og det grunnleggende prinsippet involvert i elektronoppvarmingsprosessen.

Laget avslørte vellykket det grunnleggende prinsippet i elektronoppvarmingsprosessen under atmosfærisk til under-atmosfærisk trykk (0, 25-1atm) forhold ved å utføre eksperimentet på spatiotemporal evolusjon av elektrontemperatur.

Deres funn av de underliggende forskningsdataene om frie elektroner i svakt ioniserte kollisjonsplasmaer vil bidra til å styrke feltet for plasmavitenskap og deres kommersielle applikasjoner.

Professor Choe sa: "Resultatene av denne studien gir et klart bilde av elektronoppvarming i svake ioniserte plasmaer under forhold der kollisjoner mellom frie elektroner og nøytrale partikler er hyppige. Vi håper at denne studien vil være informativ og nyttig i å utnytte og kommersialisere atmosfærisk trykk plasmakilder i nær fremtid. "

Artikler relatert til denne forskningen, ledet av forsker Sanghoo Park, ble publisert i Scientific Reports 14. mai og 5. juli.

menu
menu