Data-driven discovery of electron continuity equations in electron swarm map for determining electron transport coefficients in argon
Data-driven discovery of electron continuity equations in electron swarm map for determining electron transport coefficients in argon
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电子群图中电子连续性方程的数据驱动发现，用于确定氩气中的电子输运系数
DOI：
10.1088/1361-6463/acc959
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Satoh K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kawaguchi S;Takahashi K;Satoh K
在这项研究中，我们发展了一种新的方法，从扫描漂移管实验测量的电子群图中确定电子输运系数。在我们的方法中，在电子群图中发现了两种类型的电子连续性方程，它们描述了电子群的空间或时间演化。电子输运系数可以从已发现的方程中的系数确定。因此，我们可以确定汤森电离系数、电离率系数、质心漂移速度、平均到达时间漂移速度、纵向扩散系数和纵向三阶输运系数。用我们的方法在29.7Td到1351.6 Td(1Td=10−21Vm2)的大范围内测量了Ar中的输运系数E/N。我们证明，考虑高阶输运系数对于正确确定低阶输运系数，特别是电子漂移速度和纵向扩散系数，是非常重要的，而高阶输运系数到目前为止一直被系统地忽略。
In this study, we develop a novel method for determining electron transport coefficients from electron swarm maps measured by a scanning drift-tube experiment. In our method, two types of electron continuity equations that describe either the spatial or the temporal evolution of an electron swarm are discovered in the electron swarm map. The electron transport coefficients can be determined from the coefficients in the discovered equations. Therefore, we can determine the Townsend ionization coefficient, ionization rate coefficient, center-of-mass drift velocity, mean arrival-time drift velocity, longitudinal diffusion coefficient, and longitudinal third-order transport coefficient. These transport coefficients in argon are determined over a wide range of reduced electric fields, E/N, from 29.7 to 1351.6 Td (1 Td= 10− 21 Vm 2) using our method. We establish that the consideration of high-order transport coefficients, which have been systematically ignored so far, is important for the proper determination of low-order transport coefficients, specifically the electron drift velocity and longitudinal diffusion coefficient, in the presence of ionization growth.
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