重庆邮电大学光电工程学院光电信息感测与传输技术重庆市重点实验室, 重庆 400065
采用C语言编程实现的三维系综蒙特卡罗模型研究了 外加磁场对微空心阴极放电的影响。研究结果显示,当气体压强和外加电压保持不变时,在微空心阴极放电 系统中加入外部磁场后,阴极方向电子密度分布变化不大,轴向和侧向电子漂移范围减小,电子能 量向低能方向移动,但是外加磁场对高气压微空心阴极放电的影响整体上不如对低气压放电的影响明显。 研究结果对于理解微空心阴极放电等离子体的机理具有一定的指导意义。
光谱学 微空心阴极放电 蒙特卡洛模拟 磁场 spectroscopy micro-hollow cathode discharge Monte Carlo simulation magnetic field
重庆邮电大学 光电工程学院 光电信息感测与传输技术重庆市重点实验室, 重庆 400065
微空心阴极放电是一种典型的非平衡高压微放电,可以在较低的放电电压下产生高浓度的稠密等离子体,研究潜力巨大.分析比较了目前主要的仿真模型:蒙特卡罗模型、流体模型、动力学模型(以粒子-蒙特卡罗模型为主)、混合模型和等效电路模型.这些模型均可以用于探索放电系统内部的发展规律:微空心阴极放电经历反常辉光放电、自脉冲和正常辉光放电三个阶段,最终达到放电稳态.其中自脉冲阶段等离子体密度达到峰值,是当前研究的热点.
微空心阴极放电 流体模型 粒子模型 放电模式 自脉冲 micro-hollow cathode discharge fluid model particle-in-cell model discharge mode self-pulsing
为了揭示微空心阴极放电的放电机理，利用流体模型研究了矩形微空心阴极放电的时间和空间分布特性。在氩气环境下计算得到了压强为1.3×104 Pa时电流、电势、电场、电子和离子密度等随时间的发展变化。结果表明，整个放电过程分为四个阶段，即预放电阶段、电场由轴向向径向转换阶段、电流缓慢增长向空心阴极效应过渡阶段和稳态放电阶段。稳态放电时出现明显的空心阴极效应，阴极位降区存在很高的径向电场和较高的电子平均能量，而负辉区径向电场很弱，电子平均能量较低，电子和离子密度峰值出现在负辉区，二者数值基本相等，而在阴极位降区离子密度远高于电子密度。
微空心阴极放电 流体模型 时空特性 电势 电子密度 离子密度 micro-hollow cathode discharge fluid model temporal and spatial characteristics electric potential electron density ion density 强激光与粒子束
2014, 26(5): 054004
