等离子体碰撞

本章主要内容

第五章等离子体中的碰撞与输运

•二体碰撞类型

"前三种碰撞为带电粒子与带电粒

子之间的碰撞，库仑力作用，无

需粒子直接接触，为库仑碰撞

"后三种中碰撞的粒子至少有一方

为中性粒子，需要直接接触才会

产生相互作用力

"电子与原子碰撞主要过程有弹性

散射（电子动量改变）和激发、

电离等

"离子与原子碰撞主要过程有弹性

散射（动量和能量交换）和共振

电荷转移等

"分子气体中还包括分解、分解复

合、电子吸附和解吸附

e-Ne弹性碰撞截面e-惰性气体原子电离碰撞截面e-Ar激发（488nm辐射）碰撞截面e-Ar动量转移碰撞截面

5.3 原子碰撞

原子能级

•原子中电子与电磁辐射的关系：束缚电子在原子系统的不同能级中跃迁时产生电磁辐射或光子辐射

原子碰撞类型

生成物

"反射

"无新的生成物

"激发态粒子具有很好的化学活性，有些激发态粒子较稳

定，称亚稳态

电子碰撞双原子分解

"阈值能比电离能低(0~10V) 有助于形成化学活性基"维持等离子体的存在！

"只需要较低的电离

能！容易产生电离

"也称潘宁电离(Penning Ionization)，B的电离能低于A*的激发能

"激发态不稳定，发光的

重要过程！

"光波长决定于能级差

"三体碰撞，必须有第三者介入才能同时维持动量、能量守恒

"往往容易产生激发态中性粒子

"发射出光子同样应该

为三体碰撞，另一个

粒子没画出

"卤族原子和氧原子，相关气体分子如SF

等容易发

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生也可以为三体碰撞，

"这种碰撞产生复合的可能性很小

•分子的离解能

–气体的标准生成热0

25

2

分子碰撞的类型

一般要先激发，后离解

不是所有气体分子都能直接电离,如CF4+非常不稳定

辐射光子，三体复合中多余能量给第三个粒子

势能

2

谷底

5.5 等离子体中的输运过程

输运过程或输运现象•输运过程包括：扩散过程、热传导过程、粘滞过程

根据通量流表达式可得双极电场