Влияние степени диссоциации кислорода на кинетические характеристики электронов в воздушном разряде


Просмотр статьи
PDF, 324,6 КБ

The influence of oxygen degree of dissociation on kinetic characteristics of electrons in air discharge

Based on solving of Boltzmann equation for energy of electrons in air at various degree of O2 dissociation the dependences of electron collision rate constants were obtained. Rate constants are expressed in simple and handy form for kinetic calculations as a fudge factor for rate constants KX=0 for zero degree of O2 dissociation: K( E/N, X) = KX=0( E/N, X) x γ( E/N, X), where γ is the factor, which depends on degree of oxygen dissociation. It was shown that during increasing of reaction energy threshold the significance of dissociation influence increases too and for the processes of ionization KX can increases up to order of value and bigger.


Том 6, 2008 год



На основе численного решения уравнения Больцмана для энергии электронов в воздухе с различными степенями диссоциации O2 получены зависимости констант скорости электронно-столкновительных процессов, которые выражаются в простом и удобном для проведения кинетических расчетов виде поправочного множителя к константам KX=0 при нулевой диссоциации O2 K( E/N, X) = KX=0( E/N, X) x γ( E/N, X), где γ поправочный коэффициент, учитывающий степень диссоциации X кислорода. Показано, что с увеличением энергетического порога влияние диссоциации возрастает и для процессов ионизации может приводить к увеличению KX на порядок и более величины.


Том 6, 2008 год



1. Осипов А.П., Рахимов А.Е. Об одной ионизационной неустойчивости в плазме несамостоятельных разрядов // ФП, 1977, Т.3, №3, С.644-651.
2. Khmara D.V., Kolesnichenko Yu.F. Software package for kinetic and spectra emission modeling of gas discharge plasma // Proc. VI Workshop (Intern.) on Microwave Discharges: Fundamentals and Applications, Zvenigorod, ISTC, 2006, P.129-132.
3. Дынникова Г.Я. Приближенное решение уравнения Больцмана для ФРЭЭ в слабоионизованной плазме в постоянном электрическом поле // ПМТФ, 1988, №5, C.3-9.
4. Morgan W.L. Electron Collision Data for Plasma Chemistry Modeling // Advances in Atomic, Molecular, and Optical Physics, Vol.43, P.79-110.
5. Schulz G.J. Vibrational Excitation of N2, CO, and H2 by Electron Impact // Phys. Rev., 1964, Vol.135, №3, P.988-994.
6. Engelhardt A.G., Phelps A.V., Risk S.R. Determination of Momentum Transfer and Inelastic Collision Cross Sections for Electrons in Nitrogen Using Transport Coefficients // Phys. Rev., 1964, Vol.135, №6A, P.1566-1573.
7. Boness M.J.W., Schulz G.J. Excitation of High Vibrational States of N2 and CO via Shape Resonances // Phys. Rev. A, 1973. Vol.8, №6, P.2883-2886.
8. Гордеев О.А., Хмара Д.В. Влияние нормировки сечений возбуждения колебаний молекул на макроскопические характеристики разряда в азоте // ТВТ, 1991, 32, №1, С.133-134.
9. Cartwright D.C., Trajmar S., Chutjian A., Williams. W. Electron impact excitation of the electronic states of N2. II. Integral cross sections at incident energies from 10 to 50 eV // Phys. Rev. A, 1977, Vol.16, №3, P.1041-1051.
10. Orel A.E. Theoretical study of electron impact excitation of N2 // Phys. Rev. A, 1990, Vol.42, №9, P.5292-5297.
11. Spence D., Burrow P.D. Resonant dissociation of N2 by electron impact // J. Phys. B, 1979, Vol.12, №5, P.L179-L184.
12. Cosby P.C. Electron-impact dissociation of nitrogen // J. Chem. Phys., 1993, Vol.98, №12, P.9544- 9553.
13. Märk T.D. // J. Chem. Phys. Cross section for single and double ionization of N2 and O2 molecules by electron impact from threshold up to 170 eV, // 1975, Vol.63, №9, P.3731-3736.
14. Straub H.C. Renault P., Lindsay, B.G., Smith K.A., Stebbings R.F. Absolute partial cross sections for electron-impact ionization of H2, N2, and O2 from threshold to 1000 eV // Phys. Rev. A, 1996, Vol.54, №3, P.2146-2153.
15. Krishnakumar E., Srivastava S.K. Cross sections for the production of N2+, N++N22+ and N2+ by electron impact on N2 // J. Phys. B, 1990, Vol.23, №11, P.1893-1904.
16. Hake R.D. Jr., Phelps A.V. Momentum Transfer and Inelastic Collisions Cross Sections for Electrons in О2, СО, and CO2 // Phys. Rev., 1967, Vol.158, №1, P.70-84.
17. Исламов Р.Ш., Кочетов И.В., Певгов В.Г. // Анализ процессов взаимодействия электронов с молекулой кислорода // Препринт № 169, 1977, М: ФИАН.
18. Jeon B. H. Determination of Electron Collision Cross-Sections for the Oxygen Molecule by Using an Electron Swarm Study // J. Korean Phys. Soc., 2003, Vol.43, №4, P.513-525.
19. Trajmar S., Cartwrite D.C., Williams W. Differential and Integral Cross Sections for the Elec-tron Impact Excitation of the a1Δg and b1Σg+ States of O2 // Phys. Rev. A, 1971, Vol.4, №4, P.1482 1491.
20. Lawton A., Phelps A.V. Excitation of the b1Σg+ state of O2 by low energy electrons // J. Chem. Phys., 1978, Vol.69, №3, P.1055-1068.
21. Wong S.F., Boness L., Schulz G.J. Vibrational Excitation of O2 by Electron Impact above 4 eV // Rhys. Rev. Lett., 1973, Vol.31, P.969-972.
22. Trajmar S., Williams W., Kuppermann A. Angular Dependence of Electron Impact Excitation Cross Sections of O2 // J. Chem. Phys., 1972, Vol.56, №8, P.3759-3765.
23. Itikawa Y., Ichimura A., Onda K., Sakimoto K., Takayanagi K., Hatano Y., Nishimura H., Tsurubuchi S. Cross Sections for Collisions of Electrons and Photons with Oxygen Molecules // J. Phys. Chem. Ref. Data., 1989, Vol.18, №1, P.23-42.
24. Rapp D., Briglia D.D. Total Cross Sections for Ionization and Attachment in Gases by Electron Impact. II. Negative-Ion Formation // J. Chem. Phys., 1965, Vol.43, №5, P.1480-1489.
25. O'Malley T.F. Calculation of Dissociative Attachment in Hot О2 // Phys. Rev., 1967, Vol.155, №1, P.59-63.
26. Jaffke T., Meinke M., Hashemi R, Christophorou L.G, Illenberger E. Dissociative Electron Attachment to Singlet Oxygen // Chem. Phys. Lett., 1992, Vol.193, P.62-67.
27. Geltman S. Free-free radiation in electron neutral atomic collisions// J. Quant. Spectr. Rad. Transfer. 1973, Vol.13, P.610-613.
28. Laher R.R., Gilmore F.R. Updated excitation and ionization cross sections for electron impact on atomic oxygen // J. Phys. Chem. Ref. Data., 1990, Vol.19, №1, P.277-305.
29. Ormonde S., Smith K., Torre B.W., Davies A.R. Configuration Interaction Effects in the Scattering of Electrons by Atoms and Ions of Nitrogen and Oxygen // Phys. Rev. A, 1973, Vol.8, №1, P.262-295.
30. Berrington K.A., Burke P.G., Robb W.D. The scattering of electrons by atomic nitrogen // J. Phys. B, 1975, Vol.8, №15, P.2500-2511.
31. Electron impact cross sections for ionization and excitation. NIST: http://physics.nist.gov/PhysRefData/Ionization/Xsection.html
32. Dutton J. // A Surwey of Electron Swarm Data, J. Phys. Chem. Ref. Data., 1975, Vol.4, №3, P.577- 856.
33. Roznerski W., Leja K. Electron drift velocity in hydrogen, nitrogen, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide and air at moderate E/N // J. Phys. D, 1984, Vol.17, №2, P.297-286.
34. Khmara D, Kolesnichenko Yu. Rate constants of electron neutral collisions i gas discharge plasma // Proc. IV Workshop (Intern.) on Magneto and Plasma Aerodynamics for Aerospace Applications. Moscow: IVTAN, 2002, P.280-291.
35. Kim Y.-K., Desclaux J.-P. Ionization of carbon, nitrogen, and oxygen by electron impact // Phys. Rev. A, 2002, Vol.66, №6, P.012708 (12 pages).