关于等离子体化反应模型构建的提问（原飞书群问题迁移，20201222）

admin

小弟刚开始做等离子体仿真，目前准备先通过COMSOL软件来做，在构建空气放电反应模型过程中遇到一点问题，请大佬们指点一二。

问题如下：
1.文献中给出反应模型中通常只有激发反应而没有提到激发的逆反应。在构建等离子体反应模型时，怎么判断任意一个激发反应是否需要构建逆反应？
2.通过正反应的碰撞截面数据构建逆反应截面数据时需要Statistical weight的值，请问这个怎么求或者在什么参考资料里能查阅到相关内容？
3.很多文献中的放电模型中只提到了二次电子发射系数但并没有给出表面反应方程。请问如何构建表面反应方程，表面反应的参数要如何确定？

非常感谢！

admin

个人观点（朱益飞）：
1. 非平衡放电中，电子碰撞激发的逆反应速率相比正反应速率极低，并不需要考虑电子碰撞激发反应的逆反应。平衡放电情况下，是需要考虑逆反应的（即普通的热力学平衡化学反应过程），请确定你的研究对象属于哪一种。
2. 通过正反应碰撞截面来反求逆反应截面，主要是通过以下公式：
S-(E) = S+(E+W)*(g-/g+)*((E+W)/E)
E为电子能量，W为激发态能量阈值，S-为逆反应截面，S+为正反应截面，g-/g+就是你所说的简并权重的比值。
3. 二次电子发射和表面反应不是一个过程。表面反应是纯化学和材料的事情了。如果要研究等离子体与表面相互作用，建议把等离子体过程和表面化学工程作为两个独立的路线来走，最后通过控制等离子体区域活性物质浓度来实现对表面作用的控制。


个人观点（从拾源）：
电子碰撞激发逆过程的统计权重可以查找相应的光谱数据库，通过角动量J来计算简并度S。计算过程中需要计算碰撞末态和初态的权重比。电子碰撞激发的逆过程涉及到细致平衡，可以查阅利伯曼的《等离子体物理与材料处理》。comsol中的所谓表面反应只是相应粒子的边界条件而已，而不是真实的表面反应，朱老师已经说的较为清楚，要注意区分表面化学反应。这里仅为粒子通量在边界上的守恒，而电子有一部分通量需要来自二次发射，程序这里也仅处理离子轰击导致的二次发射过程，而且仅给定二次发射系数。当然应该还有光致发射，高能电子致二次发射等，但并未考虑其中。

BAIJINQI

各位老师好！我还有两个补充问题。
在平衡放电中（Tgas>8000K），①是所有类型的电子碰撞逆反应都需要考虑吗？例如，弹性、激发、电离、附着；②还有，在电子碰撞的逆反应中，那种类型的反应更重要、更关键？

工坊君

BAIJINQI 发表于 2023-9-4 08:55
各位老师好！我还有两个补充问题。
在平衡放电中（Tgas>8000K），①是所有类型的电子碰撞逆反应都需要考虑 ...

应该都考虑，还有复合反应，且复合反应非常重要关键，否则电子密度会爆掉。