Abstrato

Congresso de Química 2019: Seções transversais, coeficientes de transporte e constantes de taxa de dissociação de íons dímeros de gás raro em colisão com seu gás original para modelagem de plasma frio - Benhenni Malika

 Benhenni Malika

 Coeficientes de transporte e constantes de taxa de dissociação de íons de gás raros positivos são dados de entrada necessários em modelos de plasma eletro-hidrodinâmicos químicos para uma melhor compreensão e otimização de reatores de plasma usados ??em aplicações como biomedicina ou espaçonave. Um método híbrido dinâmico foi usado para calcular a transferência de momento para o espalhamento de íons não dissociativos e dissociação induzida por colisão. O método híbrido usa um formalismo clássico para núcleos e tratamento quântico para elétrons onde o hamiltoniano eletrônico é calculado por meio de um modelo semi-empírico diatômico em moléculas (DIM). Os efeitos das excitações rovibrônicas de íons de gás raro dímero também são incluídos no método dinâmico híbrido para melhorar a concordância entre a mobilidade calculada e experimental de íons dímeros. Além disso, para comparação, as seções transversais de transferência de momento também foram derivadas de um método inverso (com base na aproximação JWKB e um potencial empírico) que se ajusta aos dados experimentais disponíveis em uma faixa de campo reduzida limitada e a estende para uma faixa mais ampla. Essas seções transversais de colisão são então usadas em um código Monte Carlo otimizado que simula a trajetória do íon para calcular coeficientes de transporte (mobilidade e difusão) e constante de taxa de dissociação de íons dímeros He2+, Ne2+, Ar2+, Kr2+ e Xe2+ em colisão com seu gás original em uma ampla faixa de campo reduzido. Um formalismo quântico e tratamento clássico são usados ??para elétrons e núcleos, respectivamente, durante um método híbrido para revisar a dinâmica do dímero de xenônio iônico eletronicamente fundamental, Xe2+, em seu gás original. Uma abordagem semiempírica Diatômica em Moléculas foi usada para modelar o Hamiltoniano eletrônico efetivo com diferentes conjuntos de potenciais diatômicos de entrada (iônico e neutro). Seções transversais de dissociação induzidas por espalhamento não reativo e colisão foram primeiro calculadas e então injetadas durante um código Monte Carlo para as simulações dos coeficientes de transporte e constante de taxa de dissociação calculadas em temperatura ambiente e pressão do ar. As condições de colisão têm um efeito crucial nas abundâncias relativas. Curvas de energia e pressão resolvidas mostram que os íons formados por um processo de reação ativada por colisão (CAR), ou seja, [M  Cl + O]− e [C6H4†n,O2Cln]−•, são favorecidos por uma alta concentração de oxigênio (3†6 mTorr) (1 Torr = 133,3 Pa) e uma energia de colisão de café (0,1†7 eV), enquanto os íons formados por um processo de dissociação ativada por colisão (CAD), ou seja, [M HCl]−• e Cl−, são favorecidos por alta e alta energia. Ao escolher uma energia de colisão comparativamente baixa (5 eV) e alta (4 mTorr), os íons CAR e CAD são frequentemente detectados claramente. A presença deste campo intrínseco resulta em comportamento altamente não linear; e, na verdade, o domínio das interações eletromagnéticas de longo alcance sobre as forças interatômicas ou intermoleculares de curto alcance é geralmente citado como a característica definidora do estado do plasma.para construir um modelo matematicamente rigoroso para o plasma que seja adicionalmente acessível à análise, hipóteses devem ser impostas que controlem essas não linearidades. A modelagem de plasma se refere à resolução de equações de movimento que descrevem o estado de um plasma. geralmente inclui as equações de Maxwell para campos eletromagnéticos ou a equação de Poisson para campos eletrostáticos. Existem vários tipos principais de modelos de plasma: partícula única, cinético, fluido, híbrido cinético/fluido, girocinético e como sistema de muitas partículas. para reduzir as complexidades dentro da descrição cinética, o modelo de fluido descreve as quantidades macroscópicas suportadas pelo plasma (momentos de velocidade da distribuição como densidade, velocidade média e energia média). As equações para quantidades macroscópicas, chamadas equações de fluido, são obtidas tomando momentos de velocidade da equação de Boltzmann ou da equação de Vlasov. As equações de fluido não são fechadas sem a determinação de coeficientes de transporte como mobilidade, coeficiente de difusão, frequências médias de colisão e assim por diante. para calcular os coeficientes de transporte, a função de distribuição de velocidade deve ser assumida/escolhida. Mas essa suposição pode causar uma falha na captura de alguma física. No modelo girocinético, que é aceitável para sistemas com um fluxo magnético de fundo robusto, as equações cinéticas são calculadas em média sobre o movimento circular rápido do giroraio. Esse modelo tem sido usado extensivamente para simulação de instabilidades de plasma tokamak (por exemplo, os códigos GYRO e Gyrokinetic ElectroMagnetic) e, mais recentemente, em aplicações astrofísicas. Os métodos quânticos ainda não são muito comuns na modelagem de plasma. Eles serão usados ??para resolver problemas de modelagem exclusivos; como situações em que outros métodos não se aplicam. Eles envolvem a aplicação da teoria quântica ao plasma. Nesses casos, os campos elétricos e magnéticos feitos por partículas são modelados como uma espécie de campo; uma internet de forças. Partículas que se movem ou estão distantes da população empurram e puxam essa rede de forças, esse campo. O tratamento matemático para isso envolve matemática lagrangiana.são obtidos tomando momentos de velocidade da equação de Boltzmann ou da equação de Vlasov. As equações de fluidos não são fechadas sem a determinação de coeficientes de transporte como mobilidade, coeficiente de difusão, frequências de colisão médias e assim por diante. para calcular os coeficientes de transporte, a função de distribuição de velocidade deve ser assumida/escolhida. Mas essa suposição pode causar uma falha na captura de alguma física. No modelo girocinético, que é aceitável para sistemas com um fluxo magnético de fundo robusto, as equações cinéticas são calculadas em média sobre o movimento circular rápido do giroraio. Este modelo tem sido usado extensivamente para simulação de instabilidades de plasma tokamak (por exemplo, os códigos GYRO e Gyrokinetic ElectroMagnetic) e, mais recentemente, em aplicações astrofísicas. Os métodos quânticos ainda não são muito comuns na modelagem de plasma. eles serão usados ??para resolver problemas de modelagem exclusivos; como situações em que outros métodos não se aplicam. Eles envolvem a aplicação da teoria quântica ao plasma. Nesses casos, os campos elétricos e magnéticos feitos por partículas são modelados como uma espécie de campo; uma internet de forças. Partículas que se movem, ou estão distantes da população, empurram e puxam essa rede de forças, esse campo. O tratamento matemático para isso envolve matemática Lagrangiana.são obtidos tomando momentos de velocidade da equação de Boltzmann ou da equação de Vlasov. As equações de fluidos não são fechadas sem a determinação de coeficientes de transporte como mobilidade, coeficiente de difusão, frequências de colisão médias e assim por diante. para calcular os coeficientes de transporte, a função de distribuição de velocidade deve ser assumida/escolhida. Mas essa suposição pode causar uma falha na captura de alguma física. No modelo girocinético, que é aceitável para sistemas com um fluxo magnético de fundo robusto, as equações cinéticas são calculadas em média sobre o movimento circular rápido do giroraio. Este modelo tem sido usado extensivamente para simulação de instabilidades de plasma tokamak (por exemplo, os códigos GYRO e Gyrokinetic ElectroMagnetic) e, mais recentemente, em aplicações astrofísicas. Os métodos quânticos ainda não são muito comuns na modelagem de plasma. eles serão usados ??para resolver problemas de modelagem exclusivos; como situações em que outros métodos não se aplicam. Eles envolvem a aplicação da teoria quântica ao plasma. Nesses casos, os campos elétricos e magnéticos feitos por partículas são modelados como uma espécie de campo; uma internet de forças. Partículas que se movem, ou estão distantes da população, empurram e puxam essa rede de forças, esse campo. O tratamento matemático para isso envolve matemática Lagrangiana.