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Modeling chemical reactions in laser-induced plasmas

  • Under the assumption of local thermal equilibrium, a numerical algorithm is proposed to find the equation of state for laser-induced plasmas (LIPs) in which chemical reactions are permitted in addition to ionization processes. The Coulomb interaction in plasma is accounted for by the Debye–Hückel method. The algorithm is used to calculate the equation of state for LIPs containing carbon, silicon, nitrogen, and argon. The equilibrium reaction constants are calculated using the latest experimental and ab initio data of spectroscopic constants for the molecules N2 ,C2 ,Si2 ,CN,SiN,SiC and their ions. The algorithm is incorporated into a fluid dynamic numerical model based on the Navier–Stokes equations describing an expansion of LIP plumes into an ambient gas. The dynamics of LIP plumes obtained by the ablation of SiC, solid silicon, or solid carbon in an ambient gas containing N2 and Ar is simulated to study formation of molecules and molecular ions.

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Metadaten
Autor*innen:Sergej V. Shabanov, Igor B. GornushkinORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Applied physics A
Jahr der Erstveröffentlichung:2015
Verlag:Springer
Verlagsort:Berlin
Jahrgang/Band:121
Ausgabe/Heft:3
Erste Seite:1087
Letzte Seite:1107
Freie Schlagwörter:Chemische Reaktion; Elektronische Spektren; Laser-induzierte Plasmaspektroskopie; Numerische Simulation
DOI:10.1007/s00339-015-9445-0
ISSN:0947-8396
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:20.02.2016
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:07.01.2016
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