Une étude révèle les principes du chauffage par électrons dans les plasmas de collision faiblement ionisés

Anonim

Une équipe de recherche KAIST a identifié avec succès les principes sous-jacents du chauffage par électrons, l'un des phénomènes les plus importants dans les plasmas. Comme le chauffage électrique détermine un large éventail de propriétés physiques et chimiques des plasmas, ce résultat permettra aux industries concernées d'étendre et de personnaliser efficacement une gamme de caractéristiques du plasma en fonction de leurs besoins spécifiques.

Le plasma, souvent appelé quatrième état de la matière, peut être formé en grande partie par une activation artificielle des gaz dans des conditions de température standard (25 ° C) et de pression (1 atm). Parmi les nombreux types de plasma, les plasmas à pression atmosphérique ont attiré beaucoup d'attention en raison de leurs caractéristiques uniques et de leur applicabilité dans divers domaines scientifiques et industriels.

Étant donné que les caractéristiques du plasma dépendent fortement de la pression du gaz dans la plage de pression sub-atmosphérique à atmosphérique, la caractérisation du plasma à différentes pressions est une condition préalable à la compréhension des principes fondamentaux des plasmas et de leurs applications industrielles.

En ce sens, les informations sur l’évolution spatio-temporelle de la densité et de la température des électrons sont très importantes car les électrons provoquent diverses réactions physiques et chimiques dans un plasma. Le chauffage par électrons a donc été un sujet intéressant dans le domaine du plasma.

Les collisions entre les électrons libres et les gaz neutres étant fréquents dans les conditions de pression atmosphérique, il existe des limites physiques à la mesure de la densité et de la température électroniques dans les plasmas à l’aide d’outils diagnostiques conventionnels.

De plus, l'absence d'informations sur un paramètre clé du chauffage par électrons et ses méthodes de contrôle est gênante et limite l'amélioration de la réactivité et de l'applicabilité de ces plasmas.

Pour résoudre ces problèmes, le professeur Wonho Choe et son équipe du département de génie nucléaire et quantique ont utilisé des diagnostics électroniques basés sur des bremsstrahlung neutres afin d’examiner avec précision la densité et la température des électrons dans les plasmas cibles. En outre, un nouveau diagnostic d'imagerie pour la distribution bidimensionnelle de l'information électronique a été développé.

En utilisant la technique de diagnostic qu’ils ont mise au point, l’équipe a mesuré la température électronique à résolution nanoseconde dans des plasmas de collision faiblement ionisés et a réussi à révéler la distribution spatio-temporelle et le principe fondamental du processus de chauffage des électrons.

L’équipe a révélé avec succès le principe fondamental du processus de chauffage des électrons dans des conditions de pression atmosphérique à sous-atmosphérique (0, 25 à 1 nm) en menant l’expérience sur l’évolution spatio-temporelle de la température des électrons.

Leurs découvertes des données de recherche sous-jacentes sur les électrons libres dans les plasmas collisionnels faiblement ionisés contribueront à améliorer le domaine de la science du plasma et de leurs applications commerciales.

Le professeur Choe a déclaré: "Les résultats de cette étude donnent une image claire du chauffage des électrons dans les plasmas faiblement ionisés dans des conditions où les collisions entre électrons libres et particules neutres sont fréquentes. Nous espérons que cette étude sera utile et utile pour la pression atmosphérique sources de plasma dans un avenir proche. "

Des articles liés à cette recherche, dirigés par le professeur de recherche Sanghoo Park, ont été publiés dans Scientific Reports les 14 et 5 juillet.

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