變氣壓直流輝光放電的數(shù)值模擬.pdf

1、輝光放電，特別是直流輝光放電一直是氣體放電中很活躍的研究課題。作為等離子體產(chǎn)生的一種主要的方式，長期以來，人們一直從多方面對輝光放電進(jìn)行過研究，并且輝光放電產(chǎn)生的等離子體被廣泛地應(yīng)用在薄膜沉積、表面改性等方面。 在氣體放電中，氣體壓強是一個很重要的參量。以前大多數(shù)的實驗和數(shù)值模擬研究工作都是在一個固定的氣體壓強下進(jìn)行的，本文則對放電過程中氣體壓強隨時間變化的直流輝光放電進(jìn)行數(shù)值模擬研究。研究中采用了一維平板模型，在氬氣中，對氣體

2、壓強隨時間線性增加的輝光放電用漂移擴散近似進(jìn)行了流體模擬，所取的氣體壓強變化范圍為從1到100，得到了電子密度、離子密度、電子溫度、電勢和電場等的空間分布以及它們隨時間演化的數(shù)值模擬結(jié)果，對所得到的結(jié)果進(jìn)行了討論，分析了氣體壓強變化速率對氣體輝光放電的影響。 第一章，簡要地介紹了氣體放電的研究歷史和應(yīng)用、氣體放電中產(chǎn)生的基本粒子、粒子碰撞理論及其運動方式，著重介紹了氣體放電的基本類型和低壓氣體直流輝光放電的規(guī)律。 第二章

3、，簡要地介紹了描述低溫等離子體的各種模型：流體模型、動力學(xué)模型以及蒙特卡羅模型，著重介紹了流體模型的基本原理。 第三章，對變氣壓直流輝光放電產(chǎn)生的等離子體建立了一維平板模型，采用有限體積法對模型進(jìn)行了數(shù)值求解，得到了相應(yīng)的數(shù)值結(jié)果。對所得到的數(shù)值結(jié)果分析后發(fā)現(xiàn)：在一定的氣體壓強變化范圍內(nèi)，電子和離子的密度隨著氣體壓強變化率不斷減少而增大，電子溫度、電場和電勢只是在鞘層有一些變化；電子密度、離子密度、電子溫度、電場和電勢等的增加幅