电子碰撞下甲烷的中性解离及一套完整自洽的截面数据集

我们给出了甲烷中性解离的截面，其中大部分通过解析近似获得。借助这些截面，Song $\textit{et al.}$ [J. Phys. Chem. Ref. Data, $\textbf{44}$, 023101, (2015)] 的工作得以扩展，从而得到一套针对能量高达 100 eV 的电子与甲烷分子碰撞的完整且自洽的截面集。值得注意的是，该截面集无需任何数据拟合即可产生与实验相符的体相 swarm 参数。因此，自洽性可视为该截面集的固有特性，因为 swarm 参数仅用于截面的验证。甲烷的中性解离必须纳入考虑：（1）因为它是甲烷等离子体中关键的电子能量汇，（2）因为它对氢自由基的产生贡献很大，而氢自由基对等离子体化学过程至关重要。最后，我们将某一 swarm 拟合数据集与我们的数据集在氢物种产生速率上进行比较。这两套自洽截面集预测的产生速率不同，对于 H$_2$ 的产生，在 $100$ Td 时差异为 $45\%$，在 $50$ Td 时差异为 $125\%$，对于 H 的产生也呈现类似趋势。通过此比较我们强调，用于确保电子 swarm 参数自洽性的 swarm 拟合过程，可能会降低化学产生速率估计的准确性。这对于以气体等离子体化学活化为主的应用尤为重要。