电子散射和能量分配方式对电子输运系数的影响

• 作者: 宋萌萌 周前红 孙强 张含天 杨薇 董烨
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 电子散射 能量分配 电子输运系数 蒙特卡罗碰撞
• 年，卷（期）: 2021,（13）
• 所属期刊栏目: 气体、等离子体和放电物理|PHYSICS OF GASES, PLASMAS, AND ELECTRIC DISCHARGES
• 页码范围: 317-326
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.70.20202021

摘要

电子输运系数是确保低温等离子体建模准确性的关键因素,通过模拟电子的输运过程可对其数值求解.在模拟电子输运时,电子和中性粒子碰撞后的散射和能量分配方式有多种处理方法.为了研究不同处理方法对电子输运系数的影响,本文基于蒙特卡罗碰撞方法,建立了电子输运系数的计算模型,模拟约化电场10—1000 Td(1 Td=10-21 V·m2)氢原子气中的电子输运过程.计算结果表明,各向同性假设对电子输运系数的影响随电场强度增加而增加,但即使对于较低的约化电场(10 Td),各向异性散射假设下电子的平均能量、通量迁移率和通量扩散系数也分别比各向同性假设下的值高38.34％,17.38％和119.18％.不同的能量分配方式对中高电场强度下(>200 Td)的电子输运系数影响较为显著.在高电场时,均分法计算得出的电子平均能量、通量迁移率和通量扩散系数均小于零分法对应的值,汤森电离系数则相反.Opal法得出的电子输运系数介于均分法和零分法之间.此外,考虑各向异性散射时,不同能量分配方式对输运系数的影响高于各向同性.本研究表明,在计算电子输运系数时需要考虑各向异性的电子散射,高电场条件下尤其要注意能量分配方式的选择.