高クヌッセン数流れにおける気体分子-固体表面間相互作用の解析

高努森数流中气体分子与固体表面相互作用的分析

基本信息

批准号：
18769002
负责人：
山口浩樹
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

気体分子-固体表面間相互作用に関し,実験及び数値解析より解析を行った.まず,気体分子-固体表面間相互作用の実験的解析手法である分子線散乱実験に着目した.相互作用を明らかにするためにはプローブとなる分子線そのものの状態を明らかにすることが必要不可欠である.そこで,窒素分子線そのものについての回転エネルギー分布を明らかにするため,共鳴多光子イオン化(REMPI)法を用いて計測した.その結果,スペクトルの取得に成功し,回転温度と並進温度の非平衡現象が明らかとなった.さらに,平衡状態である場合に従うはずのボルツマン分布から回転エネルギー分布が逸脱している可能性を示した.次に,相互作用の中でも特にエネルギー移動に着目し,固体表面におけるエネルギー適応係数の取得実験を行った.エネルギー適応係数は気体分子が固体表面とエネルギー交換をする度合を表しており,Pt-Ar系において非常に簡便な方法での測定を実現した.そして,古典分子動力学法を用いた数値解析により,分子線散乱実験のようにある特定の入射条件に従う場合と,エネルギー適応係数取得実験のように入射分子が分布を持っている場合の関連性について調べた.その結果,気体分子の運動は固体表面法線方向と接線方向に分離することができ,特定の入射条件の結果からバルクの物理量であるエネルギー適応係数へと関連付けることができることを示した.最後に,気体分子-固体表面間相互作用を応用例としての感圧塗料の測定原理について,気体分子運動論の立場から考察を行った.高クヌッセン数流れに適用する場合,実用上,感圧塗料の輝度は気体分子が固体表面に与える力積から求めた圧力に従うことを明らかにした.

我们通过实验和数值分析对气体分子与固体表面之间的相互作用进行了分析。首先，我们专注于分子束散射实验，这是对气体分子和固体表面之间相互作用的实验分析。为了阐明相互作用，必须阐明分子束本身的状态，即探针。因此，为了阐明氮分子束本身的旋转能分布，它是使用谐振多光子离子化（REMPI）方法测量的。结果，频谱被成功地获取，揭示了旋转温度和平移温度的非平衡现象。此外，我们表明旋转能分布可能偏离玻尔兹曼分布，在平衡状态时应遵循。接下来，我们专注于相互作用之间的能量转移，并进行了一个实验，以获取固体表面上的能量适应系数。能量适应系数是气体分子的系数。它代表了与表面的能量交换程度，并且在PT-AR系统中实现了非常简单的方法。使用经典分子动力学方法的数值分析研究了某个事件条件之间的关系，例如分子束散射实验，以及入射分子具有分布（例如在能量适应系数的获取实验中）之间的关系。结果，结果表明，气体分子的运动可以在固体表面的正常和切向方向上分离，并且特定入射条件的结果可以与能量适应系数有关，即能量适应系数，即体积的物理量。最后，从气体分子动力学的角度来看，我们研究了测量气体分子固体表面相互作用的原理。当应用于高克尼森数量流时，据显示，在实际使用中，压力敏感涂料的亮度遵循从气体分子施加到固体表面的力所获得的压力。