Abstract In this paper, the sheath formation criterion for three different electronegative plasmas, namely CF4, O2 and C60 plasmas, has been numerically investigated under the collisional atmosphere for the planer probe geometry. Here, the behaviour of both the ions: positive and negative, are described with the fluid approach. The dependency of momentum transfer collisional cross section on the ions' velocity is governed by the power law. The impact of ions' temperature, negative ions' concentration and the mass ratio of negative to positive ions on the electric potential profile, ions' velocity profile and sheath thickness is analysed for distinctive cases of the power factor. It is found that the sheath thickness is reduced significantly with increasing collisional parameter and mass ratio of negative to positive ions. A significant reduction in the sheath thickness is observed with an increment in negative ions' temperature and concentration, however, this is enhanced with the increasing positive ions’ temperature. The density profile of charged species in the sheath regime is evaluated. The impact of power factor is found to be significant for the higher magnitude of the collisional parameter. Additionally, the comparison between the results for behaviour of negative ions with their Boltzmann distribution and fluid approach has been attempted herewith and a noteworthy difference is realized. The comparative studies for the cases of different and same cross-sections of both the ions and their different collisional frequencies are also conducted.

中文翻译：

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碰撞带负电热等离子体中的鞘形成判据

摘要 本文针对平面探针几何结构在碰撞气氛下对CF4、O2和C60等离子体三种不同电负性等离子体的鞘层形成准则进行了数值研究。在这里，两种离子的行为：正离子和负离子，都用流体方法来描述。动量传递碰撞截面对离子速度的依赖性受幂律支配。针对功率因数的特殊情况，分析了离子温度、负离子浓度和正负离子质量比对电势分布、离子速度分布和鞘层厚度的影响。发现随着碰撞参数和负离子与正离子的质量比的增加，鞘层厚度显着减小。随着负离子温度和浓度的增加，观察到鞘层厚度显着减少，然而，这随着正离子温度的增加而增强。评估了鞘区带电物质的密度分布。发现功率因数的影响对于碰撞参数的较高量级是显着的。此外，已尝试将负离子的行为结果与其玻尔兹曼分布和流体方法进行比较，并实现了显着的差异。还对离子的不同截面和相同截面以及它们不同碰撞频率的情况进行了比较研究。然而，随着正离子温度的升高，温度和浓度会增加。评估了鞘区带电物质的密度分布。发现功率因数的影响对于碰撞参数的较高量级是显着的。此外，已尝试将负离子的行为结果与其玻尔兹曼分布和流体方法进行比较，并实现了显着的差异。还对离子的不同截面和相同截面以及它们不同碰撞频率的情况进行了比较研究。然而，随着正离子温度的升高，温度和浓度会增加。评估了鞘区带电物质的密度分布。发现功率因数的影响对于碰撞参数的较高量级是显着的。此外，已尝试将负离子的行为结果与其玻尔兹曼分布和流体方法进行比较，并实现了显着差异。还对离子的不同截面和相同截面及其不同碰撞频率的情况进行了比较研究。发现功率因数的影响对于碰撞参数的较高量级是显着的。此外，已尝试将负离子的行为结果与其玻尔兹曼分布和流体方法进行比较，并实现了显着差异。还对离子的不同截面和相同截面以及它们不同碰撞频率的情况进行了比较研究。发现功率因数的影响对于碰撞参数的较高量级是显着的。此外，已尝试将负离子的行为结果与其玻尔兹曼分布和流体方法进行比较，并实现了显着的差异。还对离子的不同截面和相同截面以及它们不同碰撞频率的情况进行了比较研究。