การศึกษาแสดงให้เห็นถึงหลักการที่อยู่เบื้องหลังความร้อนของอิเล็กตรอนในพลาสม่าการชนด้วยไอออนที่อ่อนแรง

Anonim

ทีมวิจัยของ KAIST ได้ระบุหลักการพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังความร้อนของอิเล็กตรอนซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของพลาสมา เนื่องจากความร้อนไฟฟ้ากำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่หลากหลายของพลาสมาผลลัพธ์นี้จะช่วยให้อุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องสามารถขยายและปรับแต่งพลาสมาได้หลากหลายตามความต้องการเฉพาะของตน

พลาสม่ามักเรียกว่าสถานะที่สี่ของสสารสามารถเกิดขึ้นได้ส่วนใหญ่โดยแก๊สพลังงานที่เทียมในอุณหภูมิมาตรฐาน (25 องศาเซลเซียส) และช่วงความดัน (1 atm) ในพลาสมาพลาสมาพลาสมาความดันบรรยากาศได้รับความสนใจเป็นอย่างมากเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์และการประยุกต์ใช้ในสาขาวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมต่างๆ

เนื่องจากลักษณะพลาสมาขึ้นอยู่กับความดันก๊าซในช่วงชั้นบรรยากาศไปสู่ช่วงความดันบรรยากาศลักษณะของพลาสม่าที่ความดันต่างกันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำความเข้าใจหลักการพื้นฐานของพลาสมาและสำหรับการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมของพวกเขา

ในแง่นี้ข้อมูลเกี่ยวกับวิวัฒนาการชั่วขณะชั่วคราวในความหนาแน่นและอุณหภูมิของอิเล็กตรอนมีความสำคัญมากเนื่องจากปฏิกิริยาทางกายภาพและทางเคมีต่างๆภายในพลาสมาเกิดขึ้นจากอิเล็กตรอน ดังนั้นความร้อนของอิเล็กตรอนจึงเป็นหัวข้อที่น่าสนใจในด้าน plasma

เนื่องจากการชนระหว่างอิเล็กตรอนอิสระกับก๊าซที่เป็นกลางเป็นเรื่องปกติในสภาวะความดันบรรยากาศมีข้อ จำกัด ทางกายภาพในการวัดความหนาแน่นและอุณหภูมิของอิเล็กตรอนในพลาสมาโดยใช้เครื่องมือวินิจฉัยแบบเดิมดังนั้นหลักการที่อยู่เบื้องหลังความร้อนของอิเล็กตรอนอิสระจึงไม่สามารถเปิดเผยได้

นอกจากนี้การขาดข้อมูลเกี่ยวกับพารามิเตอร์ที่สำคัญของความร้อนของอิเล็กตรอนและวิธีการควบคุมของมันเป็นเรื่องที่ลำบากและ จำกัด การปรับปรุงปฏิกิริยาและการประยุกต์ใช้พลาสม่าดังกล่าว

เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าวศาสตราจารย์วอนโฮโชและทีมของเขาจากภาควิชานิวเคลียร์และควอนตัมได้ใช้เครื่องตรวจอิเล็กตรอนแบบ bremsstrahlung เป็นกลางเพื่อตรวจสอบความหนาแน่นและอุณหภูมิของอิเล็กตรอนในพลาสม่าเป้าหมาย นอกจากนี้ยังได้มีการพัฒนาระบบการวินิจฉัยภาพสำหรับการกระจายข้อมูลอิเล็กตรอนสองมิติ

ทีมวิจัยได้ทำการวัดอุณหภูมิของอิเล็กตรอนที่ได้รับอนุภาคนาโนวินาทีในไอออนคอลลาเจนพลาสม่าที่เกิดการแตกตัวและเห็นได้ชัดว่ามีการแจกแจง spatiotemporal และหลักการพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทำความร้อนของอิเล็กตรอน

ทีมงานประสบความสำเร็จในการเปิดเผยหลักการพื้นฐานของกระบวนการทำความร้อนของอิเล็กตรอนภายใต้สภาวะบรรยากาศไปสู่สภาวะความดันบรรยากาศต่ำ (0.25-1atm) ผ่านการทดลองการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของอิเล็กตรอนแบบ spatiotemporal

ผลการวิจัยของพวกเขาจากข้อมูลการวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับอิเล็กตรอนอิสระในพลาสม่าการชนของไอออนไนซ์ที่อ่อนแอจะช่วยในการเสริมสร้างพลาสมาวิทยาศาสตร์และการประยุกต์ใช้ในเชิงพาณิชย์ของพวกเขา

ศาสตราจารย์ Choe กล่าวว่า "ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นภาพความร้อนของอิเล็กตรอนในพลาสมาไอออนที่อ่อนแรงในสภาวะที่มีการชนระหว่างอิเล็กตรอนอิสระกับอนุภาคที่เป็นกลางบ่อยๆเราหวังว่าการศึกษาครั้งนี้จะเป็นข้อมูลและเป็นประโยชน์ในการใช้ประโยชน์และการค้าความดันบรรยากาศ พลาสม่าแหล่งที่มาในอนาคตอันใกล้นี้ "

บทความที่เกี่ยวข้องกับงานวิจัยนี้นำโดย Research Professor Sanghoo Park เผยแพร่ใน Scientific Reports เมื่อวันที่ 14 และ 5 กรกฎาคม

menu
menu