Others 플라즈마 밀도와 라디칼
2024.03.13 13:45
안녕하세요, 플라즈마에 대해 공부중인 3학년 학부생입니다.
플라즈마 밀도는 탐침을 통해 전자의 밀도를 측정함으로써 계산한다고 알고 있습니다.
플라즈마는 준준성이므로, 사실상 이는 이온의 밀도와도 거의 비슷할 것으로 생각합니다.
그렇다면 라디칼의 밀도 또한 플라즈마 밀도와 비례하는 것이 맞나요?
전자&이온 밀도 증가<-비탄성 충돌을 일으킬만한 에너지를 가진(가속된) 전자가 충분하며, gas의 몰(mole)수도 충분함
<-따라서 라디칼의 생성 확률도 높음
추가적으로, Pressure가 플라즈마 밀도에 끼치는 영향이 궁금한데,
인터넷에서는 압력이 증가하면 기체 몰수가 증가하므로 그만큼 이온&라디칼이 많아진다고 설명하는 글이 많았습니다.
하지만 흔히 알려진 파셴법칙과 연결해서 생각해보면, 압력이 증가할수록 MFP 또한 짧아지기 때문에 그만큼 전자가 충분히 가속되지 못할 가능성이 있다고 생각합니다. 따라서 최대한의 플라즈마 밀도 구현을 위해서는 적절한 Pressure을 설정해 주어야한다고 생각하는데, 해당 분석이 맞을까요?
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플라즈마에서 주요 충돌 현상은 이온화 충돌 반응, 해리 반응, 여기 반응, 전자 흡착 반응의 비탄성 충돌과 탄성 충돌이 총체적으로 빈번하게 진행되고 있습니다. 탄성 충돌이 빈번해서 전자 온도, 즉 열 평형상태를 가진 특성을 보입니다.
따라서 플라즈마 공부에서 꼭 필요한 것은 플라즈마 내에서의 충돌 현상에 대한 이해입니다. 충돌 반응 공부해 보시고, cross section 의 함수인 rate constant 값이 ionization 과 dissociation-exciation 값이 다름이 이해되면 플라즈마 밀도와 라디컬 밀도의 차이를 예상할 수 있습니다. 이는 공정 플라즈마 운영에 매우 중요하므로, 반드시 이해하고 있어야 합니다. 관련 내용은 여러번 소개한 바 있으니 본 게시판과 교과서의 충돌현상 설명을 찾아 보시기 바랍니다.