氮直流辉光放电活性粒子(N~+,N)的产生率

在氮直流辉光放电等离子体中采用快电子和离子(N+2,N+)混合的蒙特卡罗模型,模拟研究了e+N2→N+ N+N+2e e和N+2+N2→N++N+N2过程中粒子(N+,N)产生率的轴向分布随放电参数(工作气压、放电电压和温度)的变化规律。结果表明:两种离解过程中氮活性粒子(N+,N)的产生率都随气压和电压的增加而增大,随放电气体温度的升高而降低;但N+2-N2离解碰撞主要发生在阴极附近。电压较高时,阴极处的离子N+主要由N+2-N2离解过程产生;电压较低时,N+2-N2离解过程可忽略。中性原子N主要由电子碰撞离解过程产生。     

N+2离子在氮直流辉光放电中碰撞离解的作用

采用氮辉光放电等离子体快电子和各种重粒子（N＋２，N＋，Nf）的混合Monte Carlo模型，从不同放电条件的离解碰撞率，快原子态粒子（N+，Nf）在阴极鞘层区的输运过程及轰击阴极的能量及角分布三个方面研究了 N＋２+N２→N+＋N+N2f反应在氮气直流辉光放电中的作用.该过程在电压较高时为阴极鞘层区的重要离解过程， 且主要发生在阴极附近，其碰撞率随电压和气压增加而增加；阴极表面附近的活性粒子（N＋，Nf）主要由该离解过程产生（而不是e--N2离解电离过程），而且这些粒子具有中等的平均能量且小角入射，是 关键词： 氮直流辉光放电 Monte Carlo模拟 N＋２-N２碰撞离解     

轰击阴极的重粒子能量分布

采用蒙特卡罗模拟对氮辉光放电等离子体中轰击极阴的重粒子（N2^ ,N^ ,Nf及N2f）能量分布随放电参数的变化规律进行了研究。结果表明：阴极臂前诸粒子的能量分布取决于粒子被加速的能量和碰撞频率,能量较低的快原子Nf的密度比高能粒子N^ 的密度最近两个量级。在活性氮粒子（N^ ,Nf）产率最高的放电条件下,适当降低放电气压,提高阴极位降和气体温度,有利于两种活性氮粒子（N^ ,Nf）达到阴极。     

离子(N2+, N+)在氮辉光放电等离子体光辐射中的作用

采用氮辉光放电等离子体电子与重粒子综合的Monte Carlo模型,研究了离子(N2+,N+)与氮分子碰撞产生光辐射的强度分布及其 在氮辉光放电等离子体光辐射中的作用。两种离子产生的各种碰撞激发和辐射都分布在鞘层区内,光辐射强度向阴极方向逐渐 增加,且总强度随放电电压增加而增强。相对于电子产生的碰撞激发辐射,离子(N2+,N+)引起的辐射在阴极附近引起次最大 光强,且原子离子N+的作用较分子离子N2+大。当电压较低时,离子(N2+,N+)引起的辐射可以忽略。模拟结果很好解释了两 种典型的N2辉光放电光学发射谱的实验结果,为等离子体诊断研究中的光谱数据分析提供参考。     

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采用蒙特卡罗模型对氮空心阴极放电等离子体鞘层离子(N2 、N )的输运过程进行了模拟研究,计算了阴极鞘层中氮离子(N2 、N )的能量及角分布的空间变化和粒子密度及平均能量随放电参数的变化规律。研究结果表明:空心阴极放电产生的氮离子,在鞘层输运过程中,N2 是密度几乎不变的低能粒子;N 是密度逐渐减少的高能粒子。随着电压增加,N 密度减小,平均能量增加;N2 密度和平均能量变化不明显。能量及入射角的相对分布规律与平板电极氮直流辉光放电基本类似,但圆筒空心阴极放电更有利于氮离子的产生。     

宏观放电参数对快原子态氮(N+,Nf)的影响

采用氮直流辉光放电等离子体中快电子和重粒子(N₂⁺,N⁺,N_f)混合的蒙特卡罗方法,模拟研究了快原子态粒子(N⁺,N_f)的产生率及轰击阴极的能量分布随宏观放电参数(P,V)的变化规律.结果表明,存在一最佳放电条件,使阴极壁处粒子(N⁺,N_f)的粒子数密度大且能量高;当电压大于800V时,轰击阴极的活性粒子(N⁺,N_f),主要由N₂⁺-N₂离解过程产生,电压小于300V时,主要由e^--N₂离解过程产生,模拟结果与实验结果相符合.     

等离子体金属表面氮化中放电温度对氮原子态粒子的影响

采用快电子和重粒子(N₂⁺,N⁺,N_f)混合的Monte Carlo模型,研究了氮直流辉光放电等离子体金属表面氮化过程中.e-N_2s及N₂⁺-N_2s两种碰撞离解过程产生的原子态粒子(N⁺,N)的产生率和氮化粒子(N⁺,N_f)轰击靶表面的能量、粒子数密度及入射角分布随气体温度的变化规律.结果表明,使阴极靶处活性粒子(N⁺,N_f)的能量高且粒子数密度大,存在一个最佳放电温度;粒子(N⁺,N)的产生率及在靶表面的密度数都随着放电气体温度的升高而减少;有大量中性快原子N_f在工件表面小角入射,且粒子(N⁺,N_f)角分布受温度的影响很小.     

用发射光谱法测量氮气直流辉光放电的转动温度

本文报道了氮气气压分别为10和20Pa时，对直流辉光放电的发射光谱进行测量和分析的结果。选择的研究对象为N2放电中形成的N2^ B^2∑u^ →X^2∑g^ 跃迁的Δv=v′-v″=0谱带系中v′=0→v″=0谱带的R支。在阴极背面辉光区、阴极鞘层区、正柱区以及阳极辉光区中分别选择一点进行了转动分辨的发射光谱的测量。利用自己编写的光谱拟合程序，获得了相应的实验条件下N2^ 的转动温度，给出了转动温度随放电电压的变化趋势，其结果可以用直流放电的帕邢定律得到很好的解释。在10和20Pa气压下，放电的阴极鞘层区、正柱区、阳极辉光区中的转动温度都随放电电压呈现出了不同的变化趋势，甚至是完全相反的变化趋势。我们认为这是由于气压不同时，放电状态不同所致：气压为10Pa时的放电是正常辉光放电，而气压为时20Pa的放电为反常辉光放电。     

N2���������ŵ���΢���������ŵ�ת���PIC/MCģ��

开发了氮空心阴极放电PIC/MC二维自洽模型。研究了N2传统空心阴极向微空心阴极放电转变过程中电势和电场的变化。结果表明,不同尺寸的空心阴极放电的电势及电场分布规律几乎类似,但空心阴极孔径减小且气压增加时,电场近似线性增加;典型微空心阴极电场比传统空心阴极放电电场约大3个量级;微空心阴极放电产生的电子,氮分子离子和氮原子离子的密度比传统空心阴极放电约大3个量级,且微空心阴极放电中,N2+密度比N+密度大8倍以上。     

介质阻挡放电等离子体辅助氨制氢研究

在介质阻挡非平衡等离子体放电过程中,通过在电极两端施加电压,流经放电区域的气体被击穿,产生高能电子和激发态组分。这些活性粒子与气体分子发生非弹性碰撞引起分子的电离或离解,促进燃料的转化。本文主要从稀释气体、脉冲电压和燃料浓度三个方面进行研究,探讨不同稀释气体对放电过程中电流和反应区温度的影响、脉冲电压和燃料浓度变化时氨气的转化率及氢气生成的变化规律。