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氩气微腔放电中特性参数的数值模拟研究

夏广庆 薛伟华 陈茂林 朱雨 朱国强

氩气微腔放电中特性参数的数值模拟研究

夏广庆, 薛伟华, 陈茂林, 朱雨, 朱国强
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  • 本文采用二维自洽完全流体模型,针对阳极为通孔的高气压微腔放电结构,研究了微腔放电的参数特性.数值计算得到了氩气压强为100 Torr,放电稳态时的电势分布、电子数密度分布和电子温度分布等重要参数.模拟结果表明放电区存在显著的阴极鞘层结构,电子数密度的峰值达到1020 m-3,电子温度的量级为几个eV至十几eV,该结论与实验结果相一致.数值模拟合理的解释了微腔放电的基本原理.
    • 基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金资助(批准号:3014-893309),国家建设高水平大学公派研究生项目(批准号:[2006]3074, [2008]3039),中国博士后科学基金(批准号:20100471633)和辽宁省博士科研启动基金(批准号:20101020)资助的课题.
    [1]

    Kothnur P S, Yuan X, Raja L L 2003 Appl.Phys. Lett. 82 529

    [2]

    Kothnur P S, Raja L L 2005 J. Appl. Phys. 97 043305

    [3]

    Kushner M J 2004 J. Appl. Phys. 95 846

    [4]

    Miclea M, Kunze K, Heitmann U, Florek S, Franzke J, Niemax K 2005 J. Phys. D: Appl. Phys. 38 1709

    [5]

    Munoz-Serrano E, Hagelaar G, Callegari T, Boeuf J P, Pitchford L C 2006 Plasma Phys. Control. Fusion 48 391

    [6]

    Deconinck T, Raja L L 2009 Plasma Process. Polym. 6 335

    [7]

    Yao X L, Wang X B, Lai J J 2003 Acta Phys. Sin. 52 1450 (in Chinese)[姚细林、王新兵、赖建军 2003 物理学报52 1450]

    [8]

    Zhou L N, Wang X B 2004 Acta Phys. Sin. 53 3440 (in Chinese)[周俐娜、王新兵 2004 物理学报53 3440]

    [9]

    Boeuf J P, Pitchford L C 1995 Phys. Rev. E 51 1376

    [10]

    Zhang H Y, Wang D Z, Wang X G 2007 Chin. Phys. 16 1089

    [11]

    Li Y X, Ma Y, Shao X J, Zhang G J 2010 Acta Phys. Sin. 59 8747 (in Chinese)[李娅西、马 跃、邵先军、张冠军 2010 物 理学报 59 8747] 〖12] Ouyang J M, Shao F Q, Wang L, Fang T Z, Liu J Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 4974 (in Chinese)[欧阳建明、邵福球、王 龙、房同珍、刘建全 2006 物理学报55 4974]

    [12]

    Brown S C 1966 Basic Data of Plasma Physics (Massachusetts: Massachusetts Institute of Technology Press)p182

    [13]

    Passchier J D P, Goedheer W J J 1993 J. Appl. Phys. 74 3744

    [14]

    Zhao Y L 2008 MS Thesis(Dalian: Dalian University of Technology)(in Chinese) [赵永莉 2008 硕士学位论文 (大连:大连理工大学)]

    [15]

    Barnes M S, Colter T J, Elta M E 1986 J. Appl. Phys. 61 81

    [16]

    Qiu L, Meng Y D, Ren Z X 2006 Acta Phys. Sin. 55 5872 (in Chinese)[裘 亮、孟月东、任兆杏 2006 物理学报 55 5872]

    [17]

    Xia G Q, Sadeghi N 2009 29th International Conference on Phenomena in Ionized Gases, Cancún, México, July 12—17, 2009, p10

  • [1]

    Kothnur P S, Yuan X, Raja L L 2003 Appl.Phys. Lett. 82 529

    [2]

    Kothnur P S, Raja L L 2005 J. Appl. Phys. 97 043305

    [3]

    Kushner M J 2004 J. Appl. Phys. 95 846

    [4]

    Miclea M, Kunze K, Heitmann U, Florek S, Franzke J, Niemax K 2005 J. Phys. D: Appl. Phys. 38 1709

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    Munoz-Serrano E, Hagelaar G, Callegari T, Boeuf J P, Pitchford L C 2006 Plasma Phys. Control. Fusion 48 391

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    Deconinck T, Raja L L 2009 Plasma Process. Polym. 6 335

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    [9]

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    Brown S C 1966 Basic Data of Plasma Physics (Massachusetts: Massachusetts Institute of Technology Press)p182

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    [14]

    Zhao Y L 2008 MS Thesis(Dalian: Dalian University of Technology)(in Chinese) [赵永莉 2008 硕士学位论文 (大连:大连理工大学)]

    [15]

    Barnes M S, Colter T J, Elta M E 1986 J. Appl. Phys. 61 81

    [16]

    Qiu L, Meng Y D, Ren Z X 2006 Acta Phys. Sin. 55 5872 (in Chinese)[裘 亮、孟月东、任兆杏 2006 物理学报 55 5872]

    [17]

    Xia G Q, Sadeghi N 2009 29th International Conference on Phenomena in Ionized Gases, Cancún, México, July 12—17, 2009, p10

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出版历程
  • 收稿日期:  2010-05-11
  • 修回日期:  2010-07-31
  • 刊出日期:  2011-01-15

氩气微腔放电中特性参数的数值模拟研究

  • 1. (1)保尔·萨巴蒂埃大学等离子体与能量转换实验室,法国图卢兹 31062; (2)大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,航空航天学院,大连 116024; (3)西北工业大学航天学院,西安 710072
    基金项目: 

    中央高校基本科研业务费专项资金资助(批准号:3014-893309),国家建设高水平大学公派研究生项目(批准号:[2006]3074, [2008]3039),中国博士后科学基金(批准号:20100471633)和辽宁省博士科研启动基金(批准号:20101020)资助的课题.

摘要: 本文采用二维自洽完全流体模型,针对阳极为通孔的高气压微腔放电结构,研究了微腔放电的参数特性.数值计算得到了氩气压强为100 Torr,放电稳态时的电势分布、电子数密度分布和电子温度分布等重要参数.模拟结果表明放电区存在显著的阴极鞘层结构,电子数密度的峰值达到1020 m-3,电子温度的量级为几个eV至十几eV,该结论与实验结果相一致.数值模拟合理的解释了微腔放电的基本原理.

English Abstract

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