Improved Ionization Potential Depression Model Incorporating Dynamical Structure Factors and Electron Degeneracy for Non-Ideal Plasma Composition

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/e27030253
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

In this work, we present an improved model for ionization potential depression (IPD) in dense plasmas that builds upon the approach introduced by Lin et al., which utilizes a dynamical structure factor (SF) to account for ionic microfield fluctuations. The main refinements include the following: (1) replacing the Wigner-Seitz radius with an ion-sphere radius, thereby treating individual ionization events as dynamically independent; (2) incorporating electron degeneracy through a tailored interpolation between Debye-Hückel and Thomas-Fermi screening lengths. Additionally, we solve the Saha equation iteratively, ensuring self-consistent determination of the ionization balance and IPD corrections. These modifications yield significantly improved agreement with recent high-density and high-temperature experimental data on warm dense aluminum, especially in regimes where strong coupling and partial degeneracy are crucial. The model remains robust over a broad parameter space, spanning temperatures from 1 eV up to 1 keV and pressures beyond the Mbar range, thus making it suitable for applications in high-energy-density physics, inertial confinement fusion, and astrophysical plasma research. Our findings underscore the importance of accurately capturing ion microfield fluctuations and electron quantum effects to properly describe ionization processes in extreme environments.