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大气压射频介质阻挡辉光放电的数值模拟研究

钱宇骏  

【摘要】：大气压下辉光放电具有广泛应用价值,尤其是在表面改性,半导体刻蚀,薄膜制备,生物灭菌等领域,此类等离子体源无需真空条件,在大气压下加载千赫兹到兆赫兹射频电源就能产生。在射频条件下,由于电子和等离子体中产生的活性粒子被限制在主等离子体区。所以能够获得持续稳定的放电。 影响大气压射频介质阻挡放电的因素主要包括：1.阻挡介质材料特性,放电间隙大小,电极的形状等。2.激发源不同,包括重复频率,波形等。3.放电环境的影响,由于是大气压非真空下的放电,所以不同杂质气体对放电有影响,还包括气压变化,流速等。由于大气压等离子体的特殊性,目前很难测量等离子体中的微观特性,所以关于其放电机理还在研究中。为了更进一步的了解放电特性和机理,本文通过数值模拟的手段来研究放电特性在不同条件下的变化。 低温等离子体是一个由多种带电粒子组成的复杂系统,涉及粒子的动力学,扩散和输运方程,麦克斯韦方程组,还有很多表面反应,所以要对其模拟研究很复杂,为了简化运算并能反映整体特性,研究中采用流体模型,建立大气压下射频介质阻挡放电模型,并据此研究了在一维和二维介质阻挡放电模型下放电特性和放电机理。主要研究了单射频电源介质阻挡放电,表征了放电空间中电子,电子平均能量,电场的时空演变过程,并在射频放电过程中加入脉冲调制,这为进一步深入了解射频介质阻挡辉光放电提供了理论依据,对发展均匀稳定大气压射频辉光放电技术提供了理论指导,特别是脉冲调制参数(调制脉冲重复频率和占空比)的选择能有效的降低等离子体放电功耗以及等离子体的温度,这为大气压射频辉光放电等离子体的应用奠定了理论基础。

【关键词】：介质阻挡放电 射频辉光放电 数值模拟 脉冲调制 
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O461.2