宋萌萌 周前红 孙强 张含天 杨薇 董烨

1) (北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094)

2) (中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088)

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.

1 引 言

外加电场作用下, 非平衡等离子体中的电子输运在低温等离子体领域应用广泛[1].研究电子的输运特性……