Study on the velocity of gadolinium atomic vapor produced by electron beam heating

The velocity of gadolinium(Gd) atomic vapor vaporized by an electron beam was measured by a microbalance. The velocity of about 900 ㎧ was obtained at an evaporation surface temperature of 2400-2500 K. The measured value was approximately 100 ㎧ faster than the maximum velocity of an ideal monatomic gas in an adiabatic expansion. This phenomenon can be explained that the internal energy of Gd atoms populated in higher excited levels at the high temperature should be convened to kinetic energy during adiabatic expansion. The calculated velocity agrees with the measured one when 100 excited energy levels are included in an enthalpy term for the velocity calculation. The characteristics of vapor flow as a function of heated surface temperature are also reported.

전자빔 가열로 발생시킨 Gd 원자증기의 속도에 관한 연구

전자빔으로 증발시킨 gadolinium(Gd) 원자증기의 속도를 미량 저울(microbalance)을 사용하여 측정하였다. 증발 표면의 온도가 2400-2500 K인 조건에서 약 900 ㎧의 속도가 측정되었다. 이 값은 단열팽창을 하는 이상적 단원자의 최대 속도에 비해 약 100 ㎧ 더 빠른 속도에 해당된다. 이 특이 현상의 원인을 고온에서 여러 개의 들뜬 에너지 준위에 분포한 Gd 원자의 내부 에너지가 단열팽창 중에 운동 에너지로 전환되는 것으로 설명하였다. 100개의 들뜬 에너지 준위를 원자증기의 엔탈피에 포함시켜 속도를 계산한 값이 실험 결과와 비교적 일치함을 보였다. 가열된 표면 온도의 변화에 따른 원자증기의 유동 특성에 대해서도 보고한다.