The effects of superstatistics on nonthermal and superthermal distributions on plasma

Abstract

Abstract Electron-impact ionization (EII) can be important in dynamic systems where atoms are suddenly exposed to higher electron temperatures. EII can also have a significant effect on the charge state distribution for plasmas with a non-thermal electron energy distribution. In this work, we present the effects of hot electrons on the calculation of ionization rates for neutral Helium using superstatistics. We also exchange the distribution function with the effective Boltzmann factor of superstatistics. The ionization rates of neutral Helium are obtained from cross sections obtained by FAC code, are weighted by a non-Maxwellian distribution function. The results are compared to those reported by Kato. et. al. We note that non-Maxwellian energy distribution for different fractions of hot electrons showed the effects of these rates on the fractions of hot electrons and the forms of ionization rates. We also expose the effect of superstatistics on the calculation of ionization rates of Beryllium and Lithium ions when we replace the distribution function by Boltzmann effective factors. The results show a good agreement between the Maxwellian statistics and the superstatistics. الملخص: يعتبر تأين بتأثير الإلكترون عاملا أساسيا في الأنظمة الديناميكية؛ حيث تتعرض الذرات لاضطرابات مفاجئة في درجات حرارة الإلكترون. كما أن يكون له أيضا تأثيرا كبيرا على توزيع حالة الشحنات، وتوزيع الطاقة الإلكترونية غير الحرارية في البلازما. في هذا العمل، تم عرض تأثيرات الإلكترونات الساخنة على حساب معدلات تأين الهيليوم المحايد باستخدام الإحصائيات الفائقة انطلاقا من مقاطع العرضية من أكواد CAF؛ وذلك باستبدال دالة التوزيع بعامل بولتزمان الفعال للإحصاءات الفائقة. كما عُرض أيضا تأثير الإحصائيات الفائقة على حساب معدلات تأين أيونات البريليوم والليثيوم الشبيهة بالهليوم بستبدال دالة التوزيع بعامل بولتزمان الفعال. أظهرت النتائج توافقًا جيدًا بين إحصائيات ماكسويل والإحصاءات الفائقة خاصة عندما يكون q أقرب إلي 1.