负偏压离子鞘及气体压强影响表面波放电过程的粒子模拟

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陈兆权, 殷志祥, 陈明功, 刘明海, 徐公林, 胡业林, 夏广庆, 宋晓, 贾晓芬, 胡希伟. 2014: 负偏压离子鞘及气体压强影响表面波放电过程的粒子模拟, 物理学报, null(9): 095205. doi: 10.7498/aps.63.095205
引用本文: 陈兆权, 殷志祥, 陈明功, 刘明海, 徐公林, 胡业林, 夏广庆, 宋晓, 贾晓芬, 胡希伟. 2014: 负偏压离子鞘及气体压强影响表面波放电过程的粒子模拟, 物理学报, null(9): 095205. doi: 10.7498/aps.63.095205
Chen Zhao-Quan, Yin Zhi-Xiang, Chen Ming-Gong, Liu Ming-Hai, Xu Gong-Lin, Hu Ye-Lin, Xia Guang-Qing, Song Xiao, Jia Xiao-Fen, Hu Xi-Wei. 2014: Particle-in-cell simulation on surface-wave discharge pro cess influenced by gas pressure and negative-biased voltage along ion sheath layer, Acta Physica Sinica, null(9): 095205. doi: 10.7498/aps.63.095205
Citation: Chen Zhao-Quan, Yin Zhi-Xiang, Chen Ming-Gong, Liu Ming-Hai, Xu Gong-Lin, Hu Ye-Lin, Xia Guang-Qing, Song Xiao, Jia Xiao-Fen, Hu Xi-Wei. 2014: Particle-in-cell simulation on surface-wave discharge pro cess influenced by gas pressure and negative-biased voltage along ion sheath layer, Acta Physica Sinica, null(9): 095205. doi: 10.7498/aps.63.095205

负偏压离子鞘及气体压强影响表面波放电过程的粒子模拟

Particle-in-cell simulation on surface-wave discharge pro cess influenced by gas pressure and negative-biased voltage along ion sheath layer

  • 摘要: 由于表面电磁波沿着介质-等离子体分界面传播,而很难通过对传统的表面波等离子体(SWP)源施加负偏压实现金属材料溅射,因此限制了SWP源的使用范围。近期,一种基于负偏压离子鞘导波的SWP源克服了这个问题,且其加热机理是表面等离激元(SPP)的局域增强电场激励气体放电产生。但是该SWP源放电过程的影响因素并未研究清晰,导致其最佳放电条件没有获得。本文采用粒子(PIC)和蒙特卡罗碰撞(MCC)相结合的模拟方法,探讨了负偏压离子鞘及气体压强影响SWP电离发展过程的放电机理。模拟结果表明,负偏压和气体压强的大小影响了离子鞘的厚度、SPP的激励和波模的时空转化,从而表现出不同的放电形貌。进一步分析确定,在负偏压200 V左右和气体压强40 Pa附近,该SWP源的放电效果最佳。
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出版历程
  • 刊出日期:  2014-05-15

负偏压离子鞘及气体压强影响表面波放电过程的粒子模拟

  • 安徽理工大学电气与信息工程学院,电磁新装置研究室,淮南 232001
  • 华中科技大学,强电磁工程与新技术国家重点实验室,武汉 430074
  • 大连理工大学,工业装备结构分析国家重点实验室,大连 116024

摘要: 由于表面电磁波沿着介质-等离子体分界面传播,而很难通过对传统的表面波等离子体(SWP)源施加负偏压实现金属材料溅射,因此限制了SWP源的使用范围。近期,一种基于负偏压离子鞘导波的SWP源克服了这个问题,且其加热机理是表面等离激元(SPP)的局域增强电场激励气体放电产生。但是该SWP源放电过程的影响因素并未研究清晰,导致其最佳放电条件没有获得。本文采用粒子(PIC)和蒙特卡罗碰撞(MCC)相结合的模拟方法,探讨了负偏压离子鞘及气体压强影响SWP电离发展过程的放电机理。模拟结果表明,负偏压和气体压强的大小影响了离子鞘的厚度、SPP的激励和波模的时空转化,从而表现出不同的放电形貌。进一步分析确定,在负偏压200 V左右和气体压强40 Pa附近,该SWP源的放电效果最佳。

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