プラズマの温度

質問

低温プラズマの温度について質問です。
蛍光灯のプラズマの温度は１万度であると聞きますが、
低温プラズマの電子温度、イオン温度はそれぞれどのようなパラメータにより決定されるのでしょうか？
気体の種類以外に
(1)電極間電圧
(2)内部の気圧
(3)外部の気温
などが考えられると思うのですが、実際はどうなのでしょう？
ネットなどで調べてもわからなくて困っています。
どなたかお詳しい方よろしくお願いします。
理論式などがあれば非常に助かります。

回答No.1

eeinaoki

最近(？)は、大気圧下で非熱平衡プラズマを生成することも盛んに
研究されていて、数値計算で電子温度などを求めている論文もある
と思います。
そのような文献はあたってみましたか？

理論式とは、どのようなものを望んでいるのか分かりませんが、
タウンゼント理論のような分かりやすいものは見たことがありません。
数値的に解くしかないのではないでしょうか。
知る限りでは、プラズマの数値計算では、荷電粒子や励起粒子の
移動と生成消滅を時間・空間的に計算をしているはずです。
そのときの各粒子の生成レートの一部は、ボルツマン方程式を
もとに決定されます。
そのときに、換算電界(電界E/圧力p)でプロットした電離衝突周波数などのデータが使われていたと思います。

プラズマを数値上で模擬するためには、換算電界と
衝突周波数が重要で、御指摘の(1)(2)は関係があると
思います。ただ、電圧というより電界が重要なので、電極間隔にも
影響を受けると思います。

ただ、(3)外部の気温については微妙ですね。
外部の気温が低いことで、高温のアーク放電に移行することは
避けられるので、結果的に電子温度は低いかもしれませんが、
外部の温度が低いから電子温度が低く抑えられるという認識は
違う気がします。

お礼

早速の回答ありがとうございます。
数式に電圧や気圧などの設定値を代入してやればポンと温度の理論値が出るものとばかり思っていましたが、意外と難しいのですね・・・
明日から図書館の年始の休館が終るので、行って引き続き調べてみたいと思います。