低电流下贵金属气体 AC 放电中的等离子体分层
等离子体物理
2024-10-24 v4 计算物理
摘要
采用混合动力-流体模型研究贵金属气体中低等离子体密度下的交替电 (AC) 放电中的等离子体分层。为正列和整个放电（包括近电极 sheath）获得了电子、离子和电场的自洽耦合解。简化的两级激发-离子化模型忽略了阶梯离子化、气体加热以及电子间库仑相互作用的非线性效应。在电子能量平衡范围内的驱动频率下，获得了静止纹理。观察到一种类似 Novak 定律的现象（纹理长度与原子激发阈值成正比，与电场平方根成反比），表明在低等离子体密度下的 AC 放电中静止纹理具有非局部性质。分层等离子体在各种驱动频率下 operate于动态 regime。在此 regime 中，离子响应于时间平均电场，而电子响应于瞬时电场。由于离子时间尺度上的 ambipolar 扩散与在坐标-能量相空间中发生的电子动力学（即自由电子扩散时间尺度）之间的时间尺度差异，导致相空间中产生复杂的通量（由于电子加热、碰撞能量损失和离子化过程），这些通量负责分层。我们的论文强调在贵金属气体的 AC 放电中分析分层现象的必要性。它推广了一种用于处理电子动力学的有效方法，作为常用 PIC 方法的替代方案。
引用
@article{arxiv.2406.05926,
title = {Plasma stratification in AC discharges in noble gases at low currents},
author = {Vladimir I. Kolobov and Robert R. Arslanbekov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.05926},
year = {2024}
}