氮气直流辉光放电阴极鞘层区电子行为的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗模拟对氮气直流辉光放电等电子体阴极鞘层区内电子的输运过程进行了研究 ,计算了阴极鞘层中电子的能量及角分布的空间变化 .模拟讨论了电子密度和电子平均能量在鞘层的轴向分布规律 .结果表明 :在鞘层电子主要以高能束的形式朝前散射 ,电子在输运过程中表现出的这一特征依赖于放电条件 ,电子碰撞电离和离解电离产生的次电子在鞘层边界附近迅速倍增 .

氢异常辉光放电阴极鞘层区中H_n^+的质谱分析

利用三级差分抽气的分子束质谱装置,对短间隙纯氢异常辉光放电阴极鞘层区中H+n(n=1～3)离子粒种及相对离子流强度与气压、放电电流的关系进行了研究。在133～665Pa氢气压下的放电离子流中,H+占90%以上,其次是H+3,H+2几近为零,且H+与H+3的离子流强度比值随气压升高迅速增加。同一气压下,放电电流在一定范围内变化只是改变总离子流的强度,而不同离子的相对离子流强度改变不大。

辉光放电等离子体鞘层的计算机模拟

本文利用蒙特卡罗方法 ,模拟了氩气辉光放电鞘层内离子的运动过程 ,得到了不同气压和不同放电电压下离子入射阴极的能量分布和角度分布。模拟基于离子与中性原子的电荷转移碰撞和弹性散射两种物理过程 ,并且分别考虑了碰撞截面与能量相关和不相关两种情况。同时较为系统地研究了放电参数对离子能量分布和角度分布的影响。

孔阳极大气压直流辉光放电研究

为得到一种简单可靠的大气压直流辉光放电方式,并提高直流辉光放电在织物表面处理领域的实用性,提出了一种孔阳极辅以轴向气流的直流大气压辉光放电装置。实验并记录和讨论了放电图像和放电电流波形,还根据约化伏安特性曲线确定了辉光转化的阈值电压。结果表明孔阳极与轴向气流配合可有效消除辉光放电的不稳定性,产生稳定的大气压直流辉光。另外,考察了放电发射光谱和电极轴线上的光强分布,并确认光强分布具有典型的辉光特征。

氮气辉光放电阴极鞘层区氮离子输运过程模拟研究

从连续性方程出发 ,在考虑离子与中性分子动量交换输运动力学模型下 ,通过理论模拟研究了氮气辉光放电阴极鞘层区 N+、N+ 2 和电子浓度、电位、电场强度的分布规律 。

高压加速辉光放电离子阵鞘层离子轰击靶阴极的蒙特卡罗模拟

用蒙特卡罗方法模拟计算了辉光放电中脉冲加速离子阵鞘层Ｎ＋１，Ｎ＋２离子到达靶阴极表面的能量分布和入射角分布。

直流辉光放电对石墨烯氮掺杂的制备与特性

在原子层沉积(ALD)的腔室内,采用直流辉光放电技术,以N2等离子体作为掺杂源制备了氮掺杂石墨烯,考察了电场方向和掺杂时间对石墨烯的掺杂特性影响。喇曼光谱和高分辨率X射线光电子能谱(XPS)测试表明,随着掺杂时间的延长,氮的掺杂量逐渐提高,并且负电场较正电场具有更高的掺杂效率,在-800 V电场、N2等离子体掺杂2 h的条件下,石墨烯中氮与碳的原子比达到9.5%。同时,采用Comsol Multiphysics软件模拟了腔室内正负电场情况下的等离子体分布,结果表明电极盘为负电时,腔室内的放电区域更加发散,有利于掺杂离子与自由基到石墨烯表面的扩散。

辉光放电低温等离子体分解乙醇水溶液制氢

在辉光放电分解乙醇制氢过程中,高能电子在反应中起到了最为关键的作用,非法拉第效应使得电流效率获得大幅度提升,产物产量远远高于理论产量.本文研究了乙醇水溶液辉光放电等离子体电解制氢的过程.实验研究发现,辉光放电分解乙醇水溶液的产物主要以H2和CO为主,还有少量的C2H4、CH4、O2和C2H6.H2体积分数能达到59%以上,CO为20%左右.通过对影响辉光放电的因素进行实验后发现:乙醇体积分数的大小不会影响辉光放电的伏安特性参数;电导率的提高会使‘Kellogg区’收窄,同时使放电尽快进入辉光放电.此外,乙醇体积分数越高H2体积分数越低,产气速率在乙醇体积分数为30%和80%附近时达到极大值;提高放电电压和电导率对辉光放电的影响规律是相类似的,其实质都是增大了辉光放电加载在等离子鞘层两端的电压,H2体积分数基本不随二者的变化而变化,但提高溶液的电导率更有利于减少辉光放电引起的焦耳热.

大气压射频辉光放电电子数密度解析解及等离子体阻抗特性研究

为研究大气压射频辉光放电等离子体阻抗特性,基于射频放电的一维均匀假设模型,推导出了适用于α模式、高气压和小间隙条件下的电子数密度ne的解析解,从而可由实验测得的电压和电流幅值计算出ne;构建了描述整个放电区域的"电阻-电容混联"等效电路模型,模型参数可由ne计算得到。通过与他人数值模拟得到的ne对比,验证了该解析解的正确性。实验结果表明:放电电压和电子数密度随电流密度的增加而线性增加;鞘层厚度、准中性区的等效电容和鞘层的等效电容受电流密度变化影响不大;准中性区的等效电阻和放电间隙总等效阻抗随电流密度的增加而减小。实验结果还指出了前人工作中存在的一些问题:在小间隙时错误地忽略鞘层厚度,认为准中性区的长度就是电极间隙距离;不合理地将准中性区场强近似为0。未来工作希望进一步推导低气压或大间隙时电子数密度的解析解。

尘埃粒子在直流辉光放电阴极鞘层中的运动及悬浮

研究尘埃粒子在直流辉光放电阴极鞘层中的运动特性 ,并讨论了尘埃粒子携带的电荷、受到的各种力及悬浮位置等 .尘埃粒子在鞘层中的运动特性及悬浮位置主要由它的尺寸大小和它所受到的各种力 (重力、电场力、离子拖拽力、中性粒子拖拽力 )决定 .比较无碰撞鞘层和碰撞鞘层发现 ,尘埃粒子在碰撞鞘层中的悬浮位置更加靠近极板 ;比较下鞘 (阴极板放在下方时的鞘层 )和上鞘 (阴极板放在上方时的鞘层 )发现 ,在下鞘中只有同一半径的尘埃粒子悬浮在鞘层中的同一位置 ,而在上鞘中两种不同半径的尘埃粒子可以悬浮在鞘层中的同一位置 .悬浮在鞘层中的尘埃粒子只可能是携带负电荷的 ,并满足合力Fnet=0及dFnet/dx <0 ,但满足上述条件的尘埃粒子能否悬浮在鞘层中 。

磁场对直流辉光放电阴极鞘层中电子输运过程的影响

采用Monte Carlo模拟方法研究了磁场对直流辉光放电阴极鞘层中电子输运过程的影响.磁场垂直于阴极鞘层中电场的方问.模型中,电子与中性粒子的碰撞过程有三种(弹性碰撞;激发碰撞和电离碰撞).电子的自由飞行步长由电子与中性粒子的碰撞频率来决定.计算了电子的密度分布,电子与中性粒子的非弹性碰撞速率,以及电子能量和电子通量分布等.结果表明,横向磁场能在一定程度上改变直流放电中电子的输运过程.磁场中电子与中性粒于的非弹性碰撞速率被增强,这一结果与实验结果符合较好.

氮气辉光放电阴极鞘层重粒子输运过程研究

采用蒙特卡罗模拟对氮气辉光放电等离子体阴极鞘层内离子（ Ｎ２ ＋ ， Ｎ＋ ） 和快中性分子（ Ｎ２ｆ） 的输运过程进行了研究，计算了阴极鞘层中离子（ Ｎ２ ＋ ， Ｎ＋ ） 和快中性分子的能量及角分布的空间变化，较好地解释了实验结果．得到了氮气辉光放电等离子体阴极附近主要存在着能量较低的荷能分子、密度较低的高能原子离子及密度和能量居中的分子离子．诸粒子状态随放电条件而变化．模拟结果为分子气体辉光放电等离子体过程的机理的认识提供了参考依据．

蒙特卡罗模拟在辉光放电鞘层离子输运研究中的应用

利用蒙特卡罗方法模拟氩气直流辉光放电鞘层内离子的运动过程 .模拟基于离子与中性原子的电荷转移和弹性散射两种主要的散射过程 ,考虑了碰撞截面与能量相关和不相关两种情况 ,在弹性散射中采用了势场相互作用模型和刚性球碰撞两种模型 .通过模拟得到不同气压和不同放电电压下离子入射阴极的能量分布和角度分布 。

直流磁控溅射镀膜实验条件的选择

介绍一台改制的直流以磁控溅射镀膜机用于溅射镀膜实验 ,选择实验条件 ,观察实验现象 。

磁场对放电阴极区中电子能量及角分布的影响

采用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ模拟方法研究了磁场对直流辉光放电阴极鞘层中电子能量及角分布的影响。磁场垂直于阴极鞘层中电场的方向。电子与中性粒子的碰撞过程由自散射技术处理。计算了电子与中性粒子的非弹性碰撞次数，着重研究了电子的能量和散射角分布；结果表明，横向磁场能在一定程度上改变直流放电中电子的输运过程。磁场中电子与中性粒子的非弹性碰撞增强。这一结果与实验结果基本一致。

直流辉光等离子体的边缘效应

结合辉光渗氮试验结果,对直流辉光等离子体材料处理中的边缘效应进行了研究,根据相关鞘层理论,对工件边角处及其附近的鞘层厚度S、电场强度E及离子密度n进行了定性分析。结果表明:在边缘效应范围d内,当远离边角时,S将变大、E及n变小。主等离子体密度n0的减少将使边缘效应的影响范围d变大,因此降低工作气压p及电流I可减弱边缘效应。采用改进措施渗氮后,工件边缘效应得到抑制,且渗氮效果较好。

偏压对活性屏离子渗氮工艺的影响

通过对40C钢进行活性屏离子渗氮处理,研究了在活性屏离子渗氮工艺过程中工件所加的偏压对渗氮层的影响。试验结果表明,在不加偏压或偏压较低的情况下,对距离活性屏较近的工件,其表面有一定厚度的渗氮层形成,硬度提高;而距离活性屏较远的工件,其表面几乎没有渗氮层的形成,但当增大偏压至400~450 V时,工件表面产生弱的辉光放电,距离活性屏较远的工件表面也有渗氮层形成。通过控制偏压值,可以使工件表面形成厚度均匀的渗氮层,提高工件硬度;同时也可以避免直流离子渗氮过程中产生的打弧、边缘效应等问题。

离子轰击对准直碳纳米管生长的影响

利用负偏压增强热丝化学气相沉积系统,在辉光放电的情况下制备出准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜研究了不同负偏压对准直碳纳米管生长的影响。结果表明随着负偏压的增大,准直碳纳米管的平均直径减小,平均长度增大。由于辉光放电的产生,在衬底表面附近形成阴极鞘层,以及在阴极鞘层内形成大量的离子和在衬底表面附近形成很强的电场导致了离子对衬底表面的强烈轰击。最后,分析和讨论了离子的轰击对准直碳纳米管生长的影响。