Electron Energy Distribution Function in a Discharge Afterglow in a He–Xe Mixture

G. M. Grigorian; Григорьян Г. М.; A. V. Demyanov; Демьянов А. В.; N. A. Dyatko; Дятко Н. А.; I. V. Kochetov; Кочетов И. В.

doi:10.31857/S0367292122601588

Electron Energy Distribution Function in a Discharge Afterglow in a He–Xe Mixture

Authors: Grigorian G.M.¹, Demyanov A.V.², Dyatko N.A.²^,3, Kochetov I.V.²^,3
Affiliations:
1. St. Petersburg State University
2. Troitsk Institute of Innovative and Thermonuclear Research
3. Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 49, No 4 (2023)
Pages: 369-380
Section: LOW TEMPERATURE PLASMA
URL: https://ter-arkhiv.ru/0367-2921/article/view/668570
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292122601588
EDN: https://elibrary.ru/FKOPTI
ID: 668570

Cite item

Full Text

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Experimental and computational-theoretical studies of the electron energy distribution function (EEDF) at the afterglow stage of a glow discharge in a mixture of helium (content of 98.5% He) and xenon (content of 1.5% Xe) for pressures of 1, 2, and 3 Torr and a discharge current of 10 mA are carried out. The discharge is ignited in a tube with a radius of 1.25 cm. According to the measurements, the electron energy distribution function (EEDF) has a form close to the Maxwellian function in the low-energy region. A characteristic feature of the measured distribution functions is also a plateau in the energy range of 1–4 eV. The formation of this plateau is associated with fast electrons (4.5 eV) formed during chemionization with the participation of metastable xenon atoms. The calculations are performed within the nonstationary Boltzmann equation in the local approximation for the EEDF, taking into account the source of fast electrons. Experimental and calculated results are compared.

Keywords

glow discharge, afterglow plasma, Langmuir probes, electron energy distribution function, kinetics, metastable level, chemionization

References

Monchicourt P., Touzeau M., Wells W.E. // J. Phys. Colloques. 1973. V. 34. P. C2-145.
Благоев А.Б., Каган Ю.М., Колоколов Н.Б., Лягущенко Р.И. // ЖТФ. 1974. Т. 44. С. 333.
Благоев А.Б., Каган Ю.М., Колоколов Н.Б., Лягущенко Р.И. // ЖТФ. 1974. Т. 44. С. 339.
Blagoev A.B., Popov T.K. // Physics Letters. 1978. V. 66A. P. 210.
Blagoev A.B., Popov T.K. // Physics Letters. 1979. V. 70A. P. 416.
Tichý M. // Czech. J. Phys. B. 1978. V. 28. P. 1335.
Tichý M., Šicha M., Potoček P. // Czech. J. Phys. B. 1988. V. 38. P. 47.
Демидов В.И., Колоколов Н.Б. // ЖТФ. 1980. Т. 50. С. 564.
Demidov V.I., Kolokolov N.B. //Physics Letters. 1982. V. 89A. P. 397.
Каган Ю.М., Колоколов Н.Б., Праматаров П.М. // Опт. и спектр. 1977. Т. 42. С. 252.
Колоколов Н.Б., Торонов О.Г. // Опт. и спектр. 1983. Т. 55. С. 434.
Демидов В.И., Колоколов Н.Б., Торонов О.Г. // Физика плазмы. 1986.Т. 12.С. 702.
Bretagne J., Capitelli M., Gorse C., Puech V. // Europhys. Lett. 1987. V. 3. P. 1179.
Колоколов Н Б., Благоев А.Б. // УФН. 1993. Т. 163. С. 55.
Kolokolov N.B., Kudrjavtsev A.A. // Physica Scripta. 1994. V. 50. P. 371.
Bräuer T., Gortchakov S., Loffhagen D., Pfau S., Winkler R. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1997. V. 30. P. 3223.
Горбунов Н.А., Колоколов Н.Б., Латышев Ф.Е. // ЖТФ. 2001. Т. 71. С. 28.
Korolov I., Kotrík T., Dohnal P., Hejduk M., Plašil R., Glosík J. // WDS'07 Proceedings of Contributed Papers. Part II. 2007. P. 163.
Korolov I., Plašil R., Kotrík T., Dohnal P., Novotný O., Glosík J. // Contrib. Plasma Phys. 2008. V. 48. P. 461.
Plasil R., Korolov I., Kotrik T., Dohnal P., Bano G., Donko Z., Glosik J. // Eur. Phys. J. D. 2009. V. 54. P. 391.
Denysenko I.B., Kersten H., Azarenkov N.A. // Physics of Plasma. 2016. V. 23. 053704.
Григорьян Г.М., Демьянов А.В., Дятко Н.А., Коче-тов И.В. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 562.
Фриш С.Е. (ред.) Спектроскопия газоразрядной плазмы. 1970 (Наука, Ленинград).
Branner G.R., Friar E.M., Medicus G. // Review of Scientific Instruments. 1963. V. 34. P. 231.
Демидов В.И., Колоков Н.Б., Кудрявцев A.A. Зондовые методы исследования низкотемпрературной плазмы. M.: Энергоатомиздат, 1996.
Dyatko N.A., Kochetov I.V., Napartovich A.P., Sukha-rev A.G. EEDF: the software package for calculations of the electron energy distribution function in gas mixtures. 2020. https://fr.lxcat.net/download/EEDF/.
Sigeneger F., Dyatko N.A., and Winkler R. // Plasma Chem. Plasma Process. 2003. V. 23, P. 103.
Hayashi database, www.lxcat.net, retrieved on November 28, 2022.
Hyman H.A. // Phys. Rev. A. 1979. V. 20. P. 855.
Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987.
Мак-Даниэль И., Мэзон Э. Подвижность и диффузия ионов в газах. М.: Мир, 1976.
Дятко Н.А., Кочетов И.В., Напартович А.П. // Физика плазмы. 1992. Т. 18. С. 888.
Дятко Н.А., Кочетов И.В., Напартович А.П. // Физика плазмы. 1985. Т. 11. С. 739.