プラズマ中の電子について

質問

単純なことを聞かせていただきます。
電極間に3kVの電圧をかけ電極間に非平衡プラズマを発生させました。
このとき、プラズマ中の電子がもっているエネルギーは3keVであっていますか？
電極間は1mmです。
この手の分野に詳しい方どうぞよろしくお願いします。

回答No.4

mistery200

＞詳しく言うと、石英管（外径6mm、内系4mm）の中心にSUS製の電極（直径2mm）を固定し、石英管の外側にメッシュ状の電極（高さ5cm）を巻き放電を起こしております。
＞電界の補正とはどのようにしたらよいのでしょうか？

専門書に書いてあるでしょう。
放電が無ければ３ｋＶのちガスと石英の誘電率と厚みからガスの部分の電圧が求まります。
放電がなければガスにかかる電圧は２ｋＶぐらいでしょう。
放電によって石英の表面に電荷が蓄積します。
従って電圧は放電がないときより高くなります。
その分を考慮した電界の補正の計算手順は簡単とはいえません。

回答No.3

gamma_46

＞ガス圧は常圧です。
＞ガスはArで常温(293K)とすると平均自由行程λは6.85×10^(-8) m
どうやって出したのか知りませんが、mean free pathが間違っていますね。

計算し直した答えをみて納得する前に頭が痛くなることを聞きましょう。
アルゴンの電離ポテンシャルはいくらかご存じですか？なぜ電離できるのでしょう？（ヒント；分布を考えましょう）

非平衡プラズマ（電子温度>>イオン温度）であることをどうやって確かめましたか？
http://www.plasma.t.u-tokyo.ac.jp/jp/introduction.htm

補足

文献値ですので間違いはないと思うのですが・・・

Arの電離ポテンシャルは約15eV程だったと思います。

非平衡プラズマであることは放電形態によるものです。
DBD（誘電体バリア放電）という形態によりプラズマを起こしておりますので、間違いはないです。

回答No.2

mistery200

電子のエネルギー＝電子電荷×平均自由行程×電界

(1)電極は冷却はされているんですか。
　水冷してもガスは常温のはずがないと考えます。
　電極に温度シールをはって温度を測定して補正します。
(2)交流ですか。
　正弦波のとき、プラズマが観測されるのは全周期でないかも。
　ピークのときだけならそのときの電圧を使います。
　オシロスコープで見ます。
　あるいは力率（＝消費電力/VI)を見ます。
(3)電極の構造は？
　交流のとき片方の電極は誘電体がついてませんか？
　直流のとき片方は表面にとげとげがついてませんか？
　そういうときは電界は補正します。

補足

ガス温度はサーモカメラで確認しています。
多少の上昇はありますがほぼ常温として考えています。

電源は交流です。

今回はDBD放電ですので電極にはグラウンド側に石英が入っております。
詳しく言うと、石英管（外径6mm、内系4mm）の中心にSUS製の電極（直径2mm）を固定し、石英管の外側にメッシュ状の電極（高さ5cm）を巻き放電を起こしております。
電界の補正とはどのようにしたらよいのでしょうか？

回答No.1

mistery200

電極間のガス圧力は？
ガスが電離してプラズマになるのでしょう。
電子はガスの分子にぶつかって、エネルギーを損失します。
電子のエネルギー＝平均自由肯定×電界

補足

ガス圧は常圧です。
ガスはArで常温(293K)とすると平均自由行程λは6.85×10^(-8) m。
電極間は1mmで、投入電圧が3kVなので電界は
E=V/dで1×10^(6) V/m　ですので、
λ×E=6.85×10^(-2) V　
すなわち、プラズマ中で電子は一個あたり6.85×10^(-2) eVのエネルギーを持つ。

このような解釈で正しいでしょうか？
これでは値が小さすぎる様な気がするのですが・・・