大气压微尺度气体放电中热电子和热场发射的特性分析

近年来的研究表明,场致电子发射在微尺度气体放电中作用显著。然而,当阴极被加热到高温,热发射也成为影响微尺度放电形成的重要因素。对大气压微尺度放电,热微等离子体的形成主要通过热电子发射和热场发射,气体电离得到的离子能在放电时产生足够的空间电荷,进而影响阴极附近的局部电场。在本文中,针对阴极高温大气压直流微尺度气体放电,采用一维隐式PIC-MC方法,分析了不同场增强因子和极板温度对热电子发射和热场发射产生的等离子体特性的影响。对气体击穿放电达到稳定之后的热微等离子体,分析了极板间电场强度、粒子平均温度、粒子数密度的分布以及电子能量概率分布函数。结果表明,当场增强因子为1时,阴极表面几乎没有场致电子发射,热场发射和热电子发射结果几乎重合;极板温度越高,热发射作用越强。