CO$_2$ 中流注放电的三维动力学蒙特卡罗研究

我们从理论上研究了 CO$_2$ 中正负流注的起始与传播。本研究在三维空间中进行，采用新构建的动力学蒙特卡罗放电模型，其中电子被描述为遵循局域场近似的漂移和扩散粒子。我们重点关注电子附着和光电离。对于负流注，我们发现流注通道中的解离附着会导致出现局部增强电场区段，而在正极性放电中未观察到类似特征。与负流注不同，正流注需要其前方存在自由电子才能传播。在 CO$_2$ 中，如同在空气中一样，这些电子通过光电离提供。然而，CO$_2$ 中的电离辐射吸收相当快，且比空气中弱，这对正流注的形态（半径、速度和电场）有重要影响。我们进行的计算分析表明，正流注可以在 CO$_2$ 中依靠光电离传播。相反，光电离对负流注前沿没有影响，但在负流注与阴极的耦合中起主要作用。因此，CO$_2$ 中的光电离对正负流注的传播都至关重要。我们的结果在多个应用中具有相关性，例如 CO$_2$ 转化和高压技术（其中 CO$_2$ 以纯态或与其他气体混合使用）。