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MonteCarlo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.     

磁场对直流辉光放电阻极鞘层中电子输运过程的影响

采用Ｍｏｎｔ－Ｃａｒｌｏ模拟方法研究了磁场对直流辉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向，模型中，电子与中性粒的碰撞过程有三种。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子的非性弹碰撞速率被增强，这一结     

直流辉光等离子体阴极鞘层电子的输运过程

采用蒙特卡罗方法对氦直流辉光放电平板电极等离子体阴极鞘层内电子的输运过程进行了研究。利用实验数据拟合得到的电子与中性粒子的碰撞截面,计算了电子的平均能量及能量分布的空间变化,同时研究了电子的其它参数分布.     

射频容性耦合Ar/O_2等离子体的轴向诊断

实验通过朗缪尔探针辅助激光诱导解离技术对27.12 MHz驱动的不同含氧量条件下容性耦合Ar等离子体进行了诊断研究.通过质量流量计改变通入Ar与O_2的流量以得到不同含氧量的等离子体.结果表明,由于氧气的分解吸附反应需要消耗电子,致使朗缪尔探针测得的电子能量概率函数(EEPF)的中能部分随着含氧量的上升而下降.射频输入功率增加时电子密度的上升引起了电子-电子碰撞热化,从而使EEPF由Druyvesteyn分布向麦克斯韦分布转变.在功率电极附近,由于鞘层边界附近的电子氧气分子碰撞时的分解吸附反应使得鞘层区附近的负离子密度较高.另外,负离子密度沿着轴向呈现勺型分布的特征.这主要是由于负离子在双极电场作用下向等离子体放电中心扩散的过程中所存在的负离子产生与损失的反应过程导致.     

等离了体源离子注入球靶的蒙特—卡罗模拟

建立了在球形靶鞘层中蒙特－卡罗模拟模型，考虑了离子与中性粒子的电荷交换碰撞和弹性散射，以及精确依赖于入射离子能量的电荷交换碰撞截面和动量输运截面。模拟了不同气压下，在鞘层扩展过程中，氮离子Ｎ＾＋２到达靶表面的能量分布和入射分布，研究了它们的变化规律。     

气体放电空心阴极鞘层氩离子的蒙特-卡罗模拟研究

建立了气体放电空心圆筒阴极鞘层离子的自洽蒙特-卡罗模拟模型,对鞘层区内离子的输运过程进行了研究。考虑了离子与中性原子的电荷交换碰撞和弹性散射,用到了精确依赖于离子能量的电荷交换和动量输运截面。模拟了氩离子在空心阴极鞘层中的运动,得到了不同放电条件下自洽电场分布,离子的能量分布,角分布以及电子密度分布和离子密度分布。计算结果表明:离子在由鞘层边界向阴极运动过程中,离子能量分布的高能部分逐渐增大,角分布向小角度部分压缩,鞘层中的强电场对离子起加速和聚焦作用;在鞘层内离子密度分布比较均匀,只是在鞘层边界附近变化 关键词：     

气体放电阴极鞘层氩离子的自洽蒙特卡罗模拟

建立了气体放电阴极鞘层离子的自洽蒙特卡罗模拟模型,考虑了离子与中性原子的电荷交换碰撞和弹性散射,用到了精确依赖于离子能量的电荷交换和动量输运截面。模拟了氩离子在阴极鞘层中的运动,得到了不同气压下自治电场分布,离子的能量分布和角分布,发现:离子由鞘层边界向阴极运动过程中,离子能量分布的高能部分逐渐增大,角分布向小角度部分压缩,鞘层中的强电场加速和聚焦了离子;在鞘层边界附近的电场呈非线性。     

ECR微波等离子体离子输运的数值模拟

建立了ECR微波等离子体源离子输运的平板和圆柱模型,对离子历经的空间区域的输运过程进行了数值研究。采用Monte Carlo(M-C)方法模拟了存在外磁场情况下,离子离开开放电室后历经中性区、鞘层区、最后被加负偏压的工作表面吸收的全过程,考虑了离子与中性粒子的电荷交换碰撞玫弱性散性,统一处理了中性区和鞘层区电势的衔接,采用曲线拟合,电势自洽迭代方法把中性区和鞘层区衔接起来,得到了光滑自治的电势分布曲线和鞘层区不同位置处的速度分布、能量分布及角分布。     

等离子体源离子注入球形靶的蒙特-卡罗模拟

建立了在球形靶鞘层中离子的蒙特-卡罗模拟模型,考虑了离子与中性粒子的电荷交换碰撞和弹性散射,以及精确依赖于入射离子能量的电荷交换碰撞截面和动量输运截面。模拟了不同气压下,在鞘层扩展过程中,氮离子N_2~+到达靶表面的能量分布和入射角分布,研究了它们的变化规律。     

射频辉光放电CH4等离子体中电子的能量分布

通过求解Lorentz简化的玻尔兹曼方程,得到射频放电CH₄等离子体中电子的能量分布函数.求解过程中使用一个简化的射频电场模型代替泊松方程求解放电电场.共计包含6类环境气体及27种电子碰撞反应.通过EEDF对等离子体中的电子反应率系数、电子平均能量、电子的传输率系数等进行求解分析.结果表明,在等离子体鞘层区域电子能量具有Maxwell分布形式,在正柱区域具有Druyvesteyn分布形式.最高电子能量和最大反应率系数出现在鞘层区域.电子的迁移率系数和扩散率系数随射频周期的演化时空分布不均匀.     

ELECTRON TRANSPORT BEHAVIOR IN NORMAL AND ABNORMAL DIRECT CURRENT DISCHARGE CATHODE SHEATH

This paper studies the electron transport behavior in normal and abnormal helium direct current (dc) glow discharges using a Monte Carlo simulation, in which the influences of the electron initial energy and cathode surface reflection on the electron swarm behavior are considered. The electron-neutral atom collision processes and the electron swarm parameters (such as the number of collisions, collision rates, ionization coefficient, mean drift velocity, electron density, etc.) are analyzed. The results show that the variations of the initial energy of the electron emitted from the cathode and the cathode reflection cause a weak effect on the electron transport parameters in the two discharges. The results also indicate that the electron transport parameters are quite different in normal and abnormal discharges.     

Untersuchung der Prozesse in der aktiven Zone der Hohlkatodenbogenentladung I. Die Energieverteilungsfunktion der Elektronen,die Anregungs- und Ionisationsgeschwindigkeit

In this paper the processes of excitation and ionization inside the cathode of a hollow cathode are discharge will be studied. The electron energy distribution function is calculated from the kinetic equation. For this we take into account the following processes: elastic and inelastic collisions of electrons with atoms, Coulomb interaction between emitted fast electrons and electrons of the plasma.     

ELECTRON DIFFUSION IN A NON-UNIFORM ELECTRIC FIELD AND A UNIFORM MAGNETIC FIELD

A Monte Carlo simulation technique has been used to model the electron transport beharlot, especially the electron diffusion motion, in the cathode fall region of a glow discharge under the influence of a non-uniform electric field and a transverse magnetic field perpen-dicular to the cathode sheath electric field. Three types of collisions (elastic, excitation and ionization) are taken into account in our model. The electron free flying time is determined by the electron-neutral atom collision frequency. We focus attention on the electron diffusion distance and velocity. The electron-neutral atom collision processes and the electron drift velocity are also studied. The results indicate that with the increase of the magnetic field the electron diffusion distance increases and the electron diffusion velocity decreases. The results Mso show that the collision processes are enhanced by the magnetic field, this is in agreement with the experimental result. However, the axial magnetic field does not affect the electron transport behavior.     

横向磁场对辉光等离子体阴极区电子输运过程的影响

本文动用改进的蒙特卡罗技术，研究了横向磁场对氦气直流辉光放电阴极区电子输运过程的影响。     

聚乙烯-碘化铯中子阴极的最佳化

本文的中子阴级由聚乙烯、导电基底(Al)和碘化铯二次电子发射体组成.文中建立了一个此中子阴级的新的物理模型,并采用Monte Carlo方法模拟了中子同阴极作用产生低能二次电子的物理过程.模拟得到的出射二次电子能谱和产额与实验结果和理论分析符合得较好.我们还得到了最大探测效率时各中子阴极组分的最佳厚度.     

Electron Energy Distribution and Optical Characteristics of a Hollow Cathode Discharge

A model is proposed for the formation of the electron energy distribution in a hollow cathode discharge. On the basis of this model, an integral equation has been derived to calculate the electron distribution function over the entire cathode cavity volume. The equation holds true for both the isotropic distribution, and the case when the local distribution function is anisotropic. Solutions of the kinetic equation obtained are presented, for electron energies over 2–3 eV and up to the cathode fall potential. It is shown that the electron energy distribution function in this interval determines the optical characteristics of the hollow cathode discharge. A comparison is given of the calculated and measured radiation powers for the cases of the hollow cathode discharge in xenon and carbon dioxide. The discrepancy between the theoretical and experimental data does not exceed 20%.     

流体-亚稳态原子传输混合模型模拟空心阴极放电特性

利用流体-亚稳态原子传输混合模型研究了氩气矩形空心阴极放电稳态时的参数. 数值计算得到了压强为10 Torr时的电势、电子、离子和亚稳态氩原子密度以及电子平均能量的分布. 结果表明电子和离子密度峰值为4.7×10¹² cm^-3, 亚稳态原子密度峰值为2.1×10¹³ cm^-3. 本文同时对流体-亚稳态原子传输混合模型和单一流体模型模拟得到的放电参数进行了比较. 结果表明, 分步电离是新电子产生的重要来源, 亚稳态原子对空心阴极放电特性有重要影响. 与单一流体模型相比, 混合模型计算得到的电子密度升高, 阴极鞘层宽度和电子平均能量降低. 关键词： 空心阴极放电 流体-亚稳态原子传输模型 电子密度 分步电离     

Determination of electron density and energy influx in a hollow cathode glow discharge used for powder modification

The electron density and energy influx in an argon hollow cathode glow discharge were determined to obtain adequate parameters for subsequent surface modification of low density polyethylene (LDPE) powder to change the wettability. The electron density was studied by Langmuir probe measurement in dependence on process gas pressure and hollow cathode material. Besides the determination of the rate of increasing electron density with input power an optimal experimental pressure was determined. The energy influx was studied by thermal probe measurements in dependence on process gas pressure, bias voltage, axial position and hollow cathode material. Inside the hollow cathode the energy influx is nearly constant along the whole cathode length. With increasing pressure the energy influx decreased. At biased thermal probe the energy influx was observed to decrease up to the floating potential and beyond it increases with increasing voltage. Using different hollow cathode materials the electron density as well as the energy influx reach higher values for aluminum than for copper and stainless steel.     

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建立了包含两种正离子的碰撞等离子体鞘层的流体模型,通过四阶龙格-库塔法模拟了碰撞对含有两种正离子的等离子体鞘层中的离子密度和速度分布产生的影响。结果表明,对于两种正离子的等离子体来说,鞘层中无论哪种离子与中性粒子碰撞频率的增加,该种离子的密度和速度分布都将呈现波动变化,密度是先增加后降低,速度是先降低后增加;而另一种离子的密度和速度呈单调变化。鞘边正离子的含量越少,受自身与中性粒子的碰撞频率增加,鞘层中该种离子密度先增加后降低的变化位置就越远离等离子体的鞘层边界。同时发现该种离子密度分布受自身碰撞频率增加,降低的幅度变化非常小。另外发现电子碰撞器壁产生的二次电子发射系数对质量较轻的离子影响要大一些。