大气压射频辉光放电中放电模式控制研究

摘要

近年来低温等离子体已经在表面刻蚀、薄膜沉积、环境净化等领域得到了不同的应用，而大气压辉光放电等离子体由于不需要真空系统等优点，适合在线工业生产，满足了现代工业所寻求的低成本、高效益的特点。而大气压射频辉光放电相比于介质阻挡放电具有击穿电压低、产生等离子体密度高，但同时放电产生的等离子体温度较高，并且放电消耗功率也较大，特别是随着放电强度的提高，放电模式将从稳定均匀的?模式转变到不稳定放电?模式，因此对大气压射频辉光等离子体放电特性的控制和放电机理的研究是推动其进一步发展的重点。
　　实验中主要研究了兆赫兹下激发频率对放电模式的影响，具体分析比较6.78、13.56和20.34MHz激发频率下，氦气大气压射频辉光放电电压-电流特性及其放电在?模式下706nm处的发射光谱强度，阐述了气体放电过程模式转变现象与射频激发频率的关系及其等离子体活性。进一步研究了激发频率在2.5-25MHz范围内放电工作在均匀稳定模式下的工作范围，并解释了其中放电模式转变的机理。研究表明，采用提高激发频率的方法可以扩大放电在?模式下的工作范围，并用706nm处的发射光谱谱线强度表征了放电中产生的等离子体的活性。
　　采用一维自洽流体数值模型模拟研究了大气压射频辉光放电中激发频率对放电特性的影响。给出了放电中电子、粒子和激发态粒子以及电场和平均电子能量的空间分布，在5-20MHz频率范围内研究了放电电流电压特性、电子密度和放电中形成的鞘层厚度随频率的变化关系。深入了解了大气压射频辉光放电基本物理过程以及激发频率对放电机理的影响。

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第一章 绪论

1.1大气压等离子体产生和应用

1.2大气压辉光放电发展史

1.3大气压射频辉光放电

1.4气体放电等离子体物理学

1.5课题研究内容及安排

第二章 大气压射频辉光放电的实验研究

2.1实验装置

2.2放电参数诊断

第三章 激发频率对大气压射频辉光放电模式的调控

3.1引言

3.2不同激发频率下He放电过程中的电流-电压特性曲线

3.3激发频率下对放电模式的影响

3.4激发频率对等离子活性的影响

3.5本章小结

第四章 大气压射频辉光放电数值模拟

4.1数值模拟方法

4.2数值计算方程

第五章 大气压射频辉光放电的数值模拟研究

5.1放电电流电压波形

5.2电场和平均电子能量的空间分布

5.3粒子在放电空间的分布

5.4不同激发频率下放电特性

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

硕士期间发表文章

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