Numerical simulation of collision induced energy transfer between metastable states and translation

衝突によって生じる準安定準位と並進運動間のエネルギー移動の数値シミュレーション

西村 昭彦  ; 柴田 猛順

Nishimura, Akihiko; Shibata, Takemasa

重金属原子間の衝突では、原子励起・並進運動間のエネルギー移動が生じる。原子蒸気の膨張冷却過程をシミュレーションするため、準安定準位と並進運動間のエネルギー移動を表すモデルを考案した。このモデルを直接シミュレーションモンテカルロ法に組み込みシミュレーションを行なった。例としてガドリニウムの5つの準位(0,215,533,999,1719cm)をとりあげた。初期状態は、並進温度1000Kとし総ての粒子が0cmにあるとした。全衝突のうち非弾性衝突は0.5とした。衝突がすすむにつれて初期状態の非平衡状態は次第に緩和し定常状態になった。定常状態における準安定準位密度分布をボルツマンプロットすると直線関係が得られ原子励起温度694Kが得られた。並進温度は、692Kであり、両方は熱平衡にある。ここで考案したモデルを直接シミュレーションモンテカルロ法に組み込むことで熱平衡過程をシミュレーションできることが分かった。

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