Abstracto

Congreso de química 2019: Secciones transversales, coeficientes de transporte y constantes de velocidad de disociación de iones dímeros de gases raros en colisión con su gas original para modelado de plasma frío - Benhenni Malika

 Benhenni Malika

 Los coeficientes de transporte y las constantes de velocidad de disociación de iones positivos de gases raros son datos de entrada necesarios en los modelos de plasma electrohidrodinámicos químicos para una mejor comprensión y optimización de los reactores de plasma utilizados en aplicaciones como la biomedicina o las naves espaciales. Se ha utilizado un método híbrido dinámico para calcular la transferencia de momento para la dispersión de iones no disociativos y la disociación inducida por colisión. El método híbrido utiliza un formalismo clásico para los núcleos y un tratamiento cuántico para los electrones donde el hamiltoniano electrónico se calcula a través de un modelo semiempírico de diatómica en moléculas (DIM). Los efectos de las excitaciones rovibrónicas de iones de gases raros dímeros también se incluyen en el método dinámico híbrido para mejorar la concordancia entre la movilidad de iones dímeros calculada y experimental. Además, a modo de comparación, también se han derivado secciones transversales de transferencia de momento a partir de un método inverso (basado en la aproximación JWKB y un potencial empírico) que ajusta los datos experimentales disponibles en un rango de campo reducido limitado y lo extiende a un rango más amplio. Estas secciones transversales de colisión se utilizan luego en un código de Monte Carlo optimizado que simula la trayectoria iónica para calcular los coeficientes de transporte (movilidad y difusión) y la constante de velocidad de disociación de los iones dímeros He2+, Ne2+, Ar2+, Kr2+ y Xe2+ en colisión con su gas original en un amplio rango de campo reducido. Se utiliza un formalismo cuántico y un tratamiento clásico para electrones y núcleos, respectivamente, durante un método híbrido para revisar la dinámica del dímero de xenón iónico en estado fundamental electrónico, Xe2+, en su gas original. Se ha utilizado un enfoque semiempírico de Diatomeas en moléculas para modelar el hamiltoniano electrónico efectivo con diferentes conjuntos de potenciales diatómicos de entrada (iónicos y neutros). Primero se calcularon las secciones transversales de disociación inducida por colisión y dispersión no reactiva y luego se inyectaron durante un código de Monte Carlo para las simulaciones de los coeficientes de transporte y la constante de velocidad de disociación calculados a temperatura ambiente y presión del aire. Las condiciones de colisión tienen un efecto crucial en las abundancias relativas. Las curvas resueltas de energía y presión muestran que los iones formados por un proceso de reacción activada por colisión (CAR), es decir, [M  Cl + O]− y [C6H4− n,O2Cln]−•, se ven favorecidos por un alto contenido de oxígeno (3−6 mTorr) (1 Torr = 133,3 Pa) y una energía de colisión de café (0,1−7 eV), mientras que los iones formados por un proceso de disociación activada por colisión (CAD), es decir, [M HCl]−• y Cl−, se ven favorecidos por una energía alta y alta. Al elegir una energía de colisión comparativamente baja (5 eV) y alta (4 mTorr), los iones CAR y CAD a menudo se detectan claramente. La presencia de este campo intrínseco produce un comportamiento altamente no lineal; y, de hecho, el predominio de las interacciones electromagnéticas de largo alcance sobre las fuerzas interatómicas o intermoleculares de corto alcance suele citarse como la característica definitoria del estado de plasma.Para construir un modelo matemáticamente riguroso para el plasma que sea además accesible al análisis, se deben plantear hipótesis que controlen estas no linealidades. El modelado de plasma se refiere a la solución de ecuaciones de movimiento que describen el estado de un plasma. Generalmente incluye las ecuaciones de Maxwell para campos electromagnéticos o la ecuación de Poisson para campos electrostáticos. Hay varios tipos principales de modelos de plasma: partícula única, cinético, fluido, híbrido cinético/fluido, girocinético y como sistema de muchas partículas. Para reducir las complejidades en la descripción cinética, el modelo de fluido describe el plasma soportado por magnitudes macroscópicas (momentos de velocidad de la distribución como densidad, velocidad media y energía media). Las ecuaciones para magnitudes macroscópicas, llamadas ecuaciones de fluido, se obtienen tomando los momentos de velocidad de la ecuación de Boltzmann o la ecuación de Vlasov. Las ecuaciones de fluido no están cerradas sin la determinación de coeficientes de transporte como movilidad, coeficiente de difusión, frecuencias de colisión promedio, etc. Para calcular los coeficientes de transporte, se debe suponer/elegir la función de distribución de velocidad. Pero esta suposición puede provocar un fallo en la captura de alguna física En el modelo girocinético, que es aceptable para sistemas con un flujo magnético de fondo robusto, las ecuaciones cinéticas se promedian sobre el movimiento circular rápido del radio de giro. Este modelo se ha utilizado ampliamente para la simulación de inestabilidades de plasma tokamak (por ejemplo, los códigos electromagnéticos GYRO y Gyrokinetic), y más recientemente en aplicaciones astrofísicas. Los métodos cuánticos aún no son muy comunes en el modelado de plasma. Se utilizarán para resolver problemas de modelado únicos; como situaciones en las que otros métodos no se aplican. Implican la aplicación de la teoría cuántica al plasma. En estos casos, los campos eléctricos y magnéticos creados por partículas se modelan como una especie de campo; una red de fuerzas. Las partículas que se mueven, o están lejos de la población, empujan y tiran de esta red de fuerzas, este campo. El tratamiento matemático para esto implica matemáticas lagrangianas.se obtienen tomando momentos de velocidad de la ecuación de Boltzmann o la ecuación de Vlasov. Las ecuaciones de fluidos no están cerradas sin la determinación de coeficientes de transporte como movilidad, coeficiente de difusión, frecuencias de colisión promedio, etc. para calcular los coeficientes de transporte, se debe suponer/elegir la función de distribución de velocidad. Pero esta suposición puede provocar un fallo en la captura de alguna física En el modelo girocinético, que es aceptable para sistemas con un flujo magnético de fondo robusto, las ecuaciones cinéticas se promedian sobre el movimiento circular rápido del radio de giro. Este modelo se ha utilizado ampliamente para la simulación de inestabilidades de plasma tokamak (por ejemplo, los códigos electromagnéticos GYRO y Gyrokinetic), y más recientemente en aplicaciones astrofísicas. Los métodos cuánticos todavía no son muy comunes en el modelado de plasma. Se utilizarán para resolver problemas de modelado únicos; como situaciones en las que otros métodos no se aplican. Implican la aplicación de la teoría cuántica al plasma. En estos casos, los campos eléctricos y magnéticos creados por partículas se modelan como un tipo de campo; una red de fuerzas. Las partículas que se mueven o que están lejos de la población empujan y tiran de esta red de fuerzas, de este campo. El tratamiento matemático de esto implica matemáticas lagrangianas.se obtienen tomando momentos de velocidad de la ecuación de Boltzmann o la ecuación de Vlasov. Las ecuaciones de fluidos no están cerradas sin la determinación de coeficientes de transporte como movilidad, coeficiente de difusión, frecuencias de colisión promedio, etc. para calcular los coeficientes de transporte, se debe suponer/elegir la función de distribución de velocidad. Pero esta suposición puede provocar un fallo en la captura de alguna física En el modelo girocinético, que es aceptable para sistemas con un flujo magnético de fondo robusto, las ecuaciones cinéticas se promedian sobre el movimiento circular rápido del radio de giro. Este modelo se ha utilizado ampliamente para la simulación de inestabilidades de plasma tokamak (por ejemplo, los códigos electromagnéticos GYRO y Gyrokinetic), y más recientemente en aplicaciones astrofísicas. Los métodos cuánticos todavía no son muy comunes en el modelado de plasma. Se utilizarán para resolver problemas de modelado únicos; como situaciones en las que otros métodos no se aplican. Implican la aplicación de la teoría cuántica al plasma. En estos casos, los campos eléctricos y magnéticos creados por partículas se modelan como un tipo de campo; una red de fuerzas. Las partículas que se mueven o que están lejos de la población empujan y tiran de esta red de fuerzas, de este campo. El tratamiento matemático de esto implica matemáticas lagrangianas.