CO2-N2 等离子体中非平衡动力学的验证
等离子体物理
2023-05-31 v1
摘要
本工作探究了在不同非平衡等离子体条件下，N2 的加入对 CO2 解离以及 CO2 与 CO 振动动力学的影响。一个先前已针对纯 CO2 与 CO2-O2 放电验证过的自洽动力学模型，通过加入 N2 的动力学得到进一步扩展。所考虑的振动动力学包括 CO 的 v = 10 能级、N2 的 v = 59 能级，以及 CO2 的对称伸缩、弯曲和非对称伸缩模式分别至 v1 = 2、v2 = v3 = 5 的能级，并计入电子碰撞激发与去激发（e-V）、振转（V-T）和振振（V-V）能量交换过程。该动力学方案通过将模型预测与最近在直流辉光放电中于纯 CO2 及 CO2-N2 混合气中测得的实验数据进行对比而得到验证，放电压力范围为 0.6–4 Torr（80.00–533.33 Pa），电流为 50 mA。实验结果表明，当向等离子体中加入 N2 时，CO2 与 CO 各模式的振动温度更高，且 CO2 解离分数增加，可达高达 70% 的值。一方面，模拟表明前一种效应是 CO2-N2 与 CO-N2 的 V-V 转移以及因原子氧浓度降低导致的猝灭减少的结果；另一方面，CO2 及解离产物 CO 和 O2 的稀释降低了逆反应的重要性，并促使混合气中 CO2 解离分数随 N2 含量增加而升高，而 N2(B3Pg) 电子激发态进一步增强了 CO2 解离。
引用
@article{arxiv.2301.08938,
title = {Validation of non-equilibrium kinetics in CO2-N2 plasmas},
author = {C. Fromentin and T. Silva and T. C. Dias and E. Baratte and O. Guaitella and V. Guerra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.08938},
year = {2023}
}