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氩气辉光放电阴极鞘层区域微观特性研究

作　者: 高峰
导　师: 杨中海
学　校: 电子科技大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 辉光放电阴极鞘层 PIC-MCC
分类号: O536
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

气体放电等离子体技术已经在国民经济中的各个方面得到了广泛的应用，阴极鞘层是气体放电等离子体多种应用中最重要的区域，因此，多年以来对气体放电阴极鞘层区域的研究是一直是气体放电研究领域的一个热点，这个区域微观特性的研究在等离子体刻蚀、材料加工、材料表面改性以及薄膜沉积等领域有着重要的应用。本论文对氩气的直流辉光放电阴极鞘层区域进行了研究。提出了一种新的氩气辉光放电阴极鞘层区域自洽模型。用这个模型求出了阴极鞘层区域的自洽电场，并在求出自洽电场分布的前提下，研究了不同气体密度、不同极间电压的条件下阴极鞘层区域内的离子能量分布、角向分布、电子能量分布和电子碰撞分散角分布等微观特性。对这些微观特性的研究必将为更进一步的理解辉光放电规律具有重要的意义。与以往的模型不同的是，在这个模型中，用到了依赖于粒子能量变化的碰撞截面，用粒子模拟(PIC)加蒙特卡罗(MCC)的方法来处理带电粒子的行为，从而使得计算结果更为精确。同时，作者独立开发了气体放电的计算机模拟程序，程序的开发严格遵守软件工程规范。程序采用面向对象语言C++开发，从而使之更具有复用性和可维护性。并且，在进行程序的编制时，很好的把面向对象的编程思想和粒子模拟理论结合起来。作者还通过能量守恒监测和与前人计算结果比较等途径验证了程序的可靠性。如果对这套程序进行进一步的修改和完善，将来就可以把它可以作为大型通用粒子模拟软件的一个模块。

全文目录

第一章绪论  8-15
  1．1 气体放电研究历史回顾  8-10
  1．2 气体放电在国民经济中的应用  10-11
  1．3 辉光放电简介  11
  1．4 辉光放电应用以及国内外研究进展  11-13
  1．5 本论文研究内容简介  13
  1．6 本论文结构安排  13-15
第二章理论分析  15-38
  2．1 辉光放电的基本过程  15-17
  2．2 碰撞理论简介  17-20
  2．3 物理模型以及基本假设  20-21
  2．4 本模型对粒子行为的处理  21-30
    2．4．1 粒子模拟简介  21-23
    2．4．2 蒙特卡罗法对碰撞问题的处理  23-30
  2．5 鞘层区域自洽电场的求解  30-38
    2．5．1 传统的鞘层区域自洽电场公式  30-31
    2．5．2 动力学理论描述  31-33
    2．5．3 蒙特卡罗法求解鞘层自洽电场  33-37
    2．5．4 讨论  37-38
第三章计算仿真程序  38-42
  3．1 计算仿真程序结构介绍  38-40
  3．2 程序可靠性论证  40-42
第四章计算结果及讨论  42-60
  4．1 鞘层区域自洽电场  42-43
  4．2 离子能量分布和角度分布  43-53
  4．3 对离子能量分布及角向分布的讨论  53
  4．4 电子能量分布和分散角分布  53-57
  4．5 对电子能量分布以及碰撞分散角分布结果的讨论  57
  4．6 电子输运过程研究  57-59
  4．7 结论  59-60
第五章结束语  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65

氩气辉光放电阴极鞘层区域微观特性研究

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