双阵列结构电离器件放电动态特性二维仿真

基于纳米尖阵列的场致发射放电结构是电离式器件的核心,能有效降低放电电压,但同时也决定了该放电结构的放电电流较小难以被精确感知。本文提出了一种双阵列结构电离器件,该器件在相同激励下能够进一步提高放电强度。本文利用有限元方法,对双阵列结构下N_(2)-O_(2)空间的动态电场进行了数值模拟,对纳米尖阵列的放电过程进行了仿真计算。通过计算发现,在双阵列结构下,正负离子对电场强度的时空分布有着较大影响;通过对电子温度发展规律的计算,发现空间电子通过空间电场的焦耳热效应获取能量;最后,通过对电子流及离子流密度变化情况的计算,发现放电电流密度由电子流密度和离子流密度叠加而成,且二次电子发射是空间放电能够自持的重要因素。研究揭示了双阵列结构电离器件的放电机理,为常压微等离子体效应在气体放电领域的应用和推广提供参考。同时,研究涉及的理论和方法还可推广至微等离子体调控及混合离子检测等领域,具有重要的实际意义。