Reactivity of water vapor in an atmospheric argon flowing post-discharge plasma torch
通过电特性、光发射光谱和质谱测量，研究了射频大气压等离子体炬流动后放电中引入的水蒸气的反应性。由于等离子体炬的技术特征，后放电可以被认为分为两个区域：注入水蒸气的内部区域（等离子体炬装置内部）和直接与环境空气相互作用的外部区域。由水蒸气的注入引起的主要反应被识别，以及那些指示的环境空气的影响。合理的途径，允许生产的H，OH，O自由基和H2O2进行了讨论，以及反应可能负责的不均匀性和低直流电流测量在流动后放电。关键词：大气后放电，H2O等离子体反应性，RF等离子体炬
2016-09-16 physics.plasm-ph
A self-consistent hybrid model of kinetic striations in low-current Argon discharges
建立了惰性气体小电流直流放电中静止和运动条纹的自洽混合模型。本文在碰撞等离子体中电子的非定域Fokker-Planck动力学方程中引入了相空间中表面扩散的概念。在与原子的非弹性碰撞中，电子在能量跳跃之间沿着总能量恒定的表面扩散。用两种方法得到了1d 1u电子动力学方程的数值解，并与离子输运和泊松方程相耦合。采用两能级激发-电离模型和全化学模型（包括分步电离和Penning电离），研究了低电流下Townsend和氩气中辉光放电中条纹形成的动力学过程。Townsend和辉光放电在低电流下出现直立条纹。当电流超过临界值时，在辉光放电中获得了移动的条纹。它们起源于阳极并向阴极传播。我们用二能级和全化学模型得到了两种类型的运动条纹，它们类似于实验中观察到的s和p条纹。模拟结果表明，阳极区的过程可以控制正柱等离子体中的运动条纹。所开发的模型有助于澄清在低放电电流和低气体压力下的惰性气体直流放电中的静止和移动条纹的性质。
2022-01-14 physics.plasm-ph
Ion velocity distribution functions in argon and helium discharges: detailed comparison of numerical simulation results and experimental data
采用蒙特卡罗碰撞（MCC）方法，对氩和氦背景气体在均匀电场中离子与原子的弹性碰撞和电荷交换碰撞的离子速度分布函数（IVDF）进行了模拟。通过与实验测量的离子漂移速度和离子在氩气和氦气中的横向扩散系数的比较，验证了模拟结果的正确性。最近公布的实验数据的离子能量和角分布函数的勒让德多项式展开的前七个系数被用来验证IVDF的模拟结果。测量和模拟IVDF之间的良好协议表明，开发的模拟模型可以用于准确计算IVDF。
2017-01-07 physics.plasm-ph
Electron kinetics in standing and moving striations in argon gas
本文研究了直流和射频放电中运动和静止条纹中的电子动力学。放电电流是这样的，热化电子-电子碰撞是可以忽略的，等离子体的电子成分的流体动力学描述是无效的。因此，一维混合模型的电子成分的粒子方法建模，而离子的漂移扩散近似描述。结果表明，电子输运在空间是非局域的。在这两个放电中的电子能量分布是非平衡的性质，这是负责的电离频率的非线性。然而，它们在两种放电中的动力学显著不同。也就是说，在直流放电中，分布函数被条纹通道强烈调制，而在射频放电中，电子能量弛豫时间使得电子分布函数不对振荡电场起作用，而是由有效电场限定。
2020-12-28 physics.plasm-ph
Nanosecond pulsed barrier discharge in argon for various frequencies and theoretical analysis of 2p states density ratios for E/N determination
本文通过一维和二维流体-Poisson模型模拟5–100 kHz氩气纳秒脉冲阻挡放电，建立基于时间依赖碰撞-辐射模型的2p态密度比方法以测定E/N。
2024-06-14 physics.plasm-ph
Influence of driving frequency on the metastable atoms and electron energy distribution function in a capacitively coupled argon discharge
一维粒子模拟被用来模拟从13.56 MHz到100 MHz的驱动频率范围内的电容耦合氩等离子体。氩化学组可以选择性地包括两个亚稳态水平，从而实现多步电离和亚稳态汇集。结果表明，在较高的激发频率下，亚稳态原子的加入使等离子体密度降低，但原子间的差异较大。多步电离对总密度的贡献随激发频率的增加而增加。电子温度随着亚稳原子的加入而升高，随着激发频率的增加而降低。在较低的激发频率下，Ar**（3p5 4p，13.1 eV）的密度高于Ar*（3p5 4s，11.6 eV），而在较高的激发频率下，Ar*（3p5 4s，11.6 eV）是主要的亚稳原子。亚稳态和电子温度分布从较低激发频率下的抛物线分布演变为较高激发频率下的鞍型分布。在亚稳条件下，电子能量分布函数（EEDF）的形状从低激发频率下的Druyvesteyn型变为高频等离子体激发下的双麦克斯韦型，而在无亚稳原子的情况下，观察到三温EEDF。
2018-05-02 physics.plasm-ph
State-by-state emission spectra fitting for non-equilibrium plasmas: OH spectra of surface barrier discharge at argon/water interface
应用于分子气体中的非平衡等离子体的光学发射光谱可以给出关于基本等离子体参数的重要信息，包括所研究的辐射态的旋转、振动温度和密度。为了准确地理解非平衡的旋转振动态分布从所调查的光谱没有限制的假设，一个状态的状态的温度无关的拟合程序是理想的方法。在本文中，我们提出了一种新的软件工具，为此目的，免费提供给科学界。介绍的工具提供了一个方便的方法来构建玻尔兹曼图，甚至从部分重叠的光谱，在用户友好的环境。我们应用新的软件的挑战性的情况下，在表面流光放电产生的氩/水/氩气界面三线OH光谱。在用ICCD和电学测量表征阻挡放电后，测量、分析和比较了N $_2$（C-B）和OH（A-X）光谱的空间和相位分辨转动温度。精确分析表明，相对于已发现的双玻尔兹曼分布，量子数为v' = 0，9 $\leq$ N' $\leq$ 13的OH（A）态是过布居的.我们假设，快速的振动能量转移是负责在这里首次观察到这种现象。最后，等离子体的振动温度和热态和冷态OH（A）的相对布居被空间量化和相位分辨。
2017-03-29 physics.plasm-ph
Two-dimensional simulation of Argon dielectric barrier discharge (DBD) in plasma actuator structure with COMSOL Multiphysics
Kharazmi University（卡拉兹米大学）；Institute for Plasma Research, Kharazmi University（卡拉兹米大学等离子体研究所）
研究利用COMSOL Multiphysics软件建立大气压下氩气DBD物理模型，研究不同电极间距及介质类型对等离子体参数的影响，发现埋入电极与暴露电极纵向距离影响流体流动控制关键参数，云母作介质时参数值最大，石英玻璃时最小。
2026-07-28 physics.plasm-ph
Characterization of transient discharges under atmospheric pressure conditions applying nitrogen photoemission and current measurements
测定了空气中均匀介质阻挡放电和无源介质阻挡放电三种大气压瞬态放电以及氩等离子体凝固（APC）系统的火花放电的电子分布函数和电子密度等离子体参数。结合数值模拟以及诊断方法，包括电流测量和基于氮排放的光学发射光谱（OES）。所应用的方法相互补充，解决了单独使用这些方法时出现的问题。氮气被用作传感器气体，并以少量混合到氩气中以表征APC放电。直接和逐步的电子碰撞激发氮的排放包括在等离子体化学模型应用于这些瞬态放电的特性，使用OES在特定的放电条件下，在确定等离子体参数的模糊性出现。它示出，测量的电流解决了这个问题，通过提供额外的信息，用于确定放电特定的等离子体参数。
2012-02-16 physics.plasm-ph
Impact of Radio Frequency Power on Columnar and Filamentary Modes in Atmospheric Pressure Very Low Frequency Plasma within Pores
本文结合光学、电学诊断与光谱建模，研究RF功率对不同VVLF和孔径下VLF孔隙等离子体柱状/丝状模式的调控机制。
2025-05-07 physics.app-ph physics.plasm-ph
Welch's method transform of strange attractors of argon glow discharge plasmas: symmetric zero point energy fluctuations of particles, anti-particles and virtual particles
模式识别和机器学习的实质性发展为研究等离子体物理的更深层次结构提供了独特的进步。采用核主成分分析（KPCA）方法对不同气压下氩辉光放电等离子体的紫外-可见光谱进行了时间分辨分析。KPCA方法得到的三维矢量场揭示了混沌结构、奇异吸引子。交叉磁场（B= 100 G）的存在和压力的增加增加了混沌的程度。低尺度矢量场显示声子下沉和陷阱，并冷却等离子体电子温度。平均电子和离子密度分布由2D粒子单元模拟提供。Welch将低尺度向量场变换为高尺度向量场，阐明了粒子、反粒子和虚粒子的对称零点能量涨落。这些正能量和负能量相互抵消，这些能量场的组合形成另一种类型的分形结构。
2021-06-02 physics.data-an physics.plasm-ph
Modelling of runaway electron dynamics during argon-induced disruptions in ASDEX Upgrade and JET
托卡马克等离子体中的破坏可能导致产生逃逸电子，这些逃逸电子有可能损坏面向等离子体的部件。为了更好地理解失控的产生过程，需要对实验进行解释性建模。在这项工作中，我们模拟了八个放电的ASDEX升级和JET托卡马克，氩气注入触发中断。我们使用的流体建模框架的能力，通过热尾，德莱塞和雪崩机制，以及失控的电子损失模型的产生失控的电子。使用基于实验的等离子体电流和电子温度和密度的初始值，我们可以重现等离子体电流的演变，使用现实的假设温度演变和同化的注入氩在等离子体中。ASDEX升级和JET中模拟排放的假设和结果相似，表明所实施的模型适用于不同尺寸的机器，这对于未来更大机器的建模非常重要。对于ASDEX升级中的模拟放电，初始温度相对较高，我们必须假设大部分热尾逃逸电子丢失，以重现测量的电流演变。
2021-06-30 physics.plasm-ph
Axial light emission and Ar metastable densities in a parallel plate dc micro discharge in steady state and transient regimes
本文用快速ICCD相机时间分辨成像法研究了平行板直流微放电（原料气：氩气，放电间隙d= 1 mm，气压p= 10 Torr）中的轴向发射分布。此外，伏安（V-A）特性记录和Ar* 亚稳密度测量可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）。稳态状态下的轴向发射轮廓与标准尺寸放电（d=1cm，p= 1 Torr）中的相应轮廓相似。对于某些放电条件下，弛豫振荡存在时，微放电之间的小电流汤森德模式和正常辉光周期性切换。同时，轴向发射轮廓显示瞬态行为，从阳极处的峰值分布开始，在正常辉光期间逐渐向阴极移动。氩亚稳密度的发展与振荡放电电流高度相关。在低电流汤森德模式（T= 320- 400 K）和高电流辉光模式（T=469- 526 K）的气体温度被确定为作为放电电流的函数的记录的光谱轮廓的加宽。
2011-09-12 physics.plasm-ph
Multi-Electrode Dielectric Barrier Discharge Actuators: Geometrical Optimization of High Power Density Array
本文通过实验优化可扩展多电极DBD阵列几何结构，利用带电阻分段电极抑制串扰并延迟滑动与丝状放电，实现超过250 mN/m推力和15 mm以上壁面射流厚度。
2024-12-02 physics.plasm-ph
The influence of power and frequency on the filamentary behavior of a flowing DBD-application to the splitting of CO2
在这项实验研究中，一个流动的介质阻挡放电工作在大气压下用于分裂的CO2到O2和CO。施加的频率和等离子体功率对微放电特性的影响进行了研究，以了解它们的作用CO2转换。进行电气测量，以解释的转换趋势，并通过其数量，寿命，强度和感应电荷的微放电的特征。它们对气体和电极温度的影响也通过光学发射光谱和红外成像来证明。结果表明，在我们的配置中，转换主要取决于在等离子体中传递的电荷，而不是有效的等离子体电压时，所施加的功率被修改。类似地，在恒定的总电流下，在低频率下观察到更好的转换，其中获得了比在较高频率下更高的有效等离子体电压的更少干扰的放电状态。
2016-04-29 physics.plasm-ph
New combined PIC-MCC approach for fast simulation of a radio frequency discharge at low gas pressure
为了准确、快速地模拟低气压、高密度等离子体条件下的射频放电，提出了一种新的PIC-MCC组合方法。在氦和氩中，ccrf放电中不同电子加热模式之间的跃迁的测试计算表明与实验数据符合得很好。我们证明了高效率的组合PIC-MCC算法，特别是对于无碰撞制度的电子加热。
2003-08-20 physics.plasm-ph
Generation of Cold Argon Plasma Jet at the End of Flexible Plastic Tube
本文报道了一种在塑料软管下游端产生大气压冷等离子体射流的新方法。该装置由一个小腔室组成，其中介质阻挡放电（DBD）在氩气中点燃。放电由常规的低频AC电源驱动。DBD反应器的出口连接到商业柔性塑料管（长达4米），其内部具有细的浮动Cu线。在一定条件下，可以从下游管端提取Ar等离子体射流，并且在塑料管内部没有放电。通过这种方法获得的射流足够冷，可以直接与人体皮肤接触而不会触电，并且可以用于医疗和去污。
2014-11-14 physics.ins-det physics.plasm-ph
Spectral Study of Glow Discharge with Dusty Structures
本文介绍了尘埃结构对等离子体影响的实验研究结果。研究了$\text{Al}_2 \text{O}_3$多分散粒子和三聚氰胺-甲醛单分散粒子（直径为$\text{4.83} \; μm$）在氖和氩中的辉光放电。我们用光学发射光谱和激光诱导荧光方法测量了激发态原子布居数的位移，得到了类似的结果。在大多数情况下，与不准确性相比，人口变化可以忽略不计。氩气中的$\text{Al}_2 \text{O}_3$粒子形成大的结构，引起辐射的剧烈重新分布。在这种情况下，谱线和荧光在尘埃结构形成后在管中心处减弱9-50%。这可能是由于粒子表面的复合导致电子密度降低所致。在管壁附近，由于电子温度升高，辐射变得更亮。放电的照片使我们能够计算出粒子数移动的径向分布。
2018-05-27 physics.plasm-ph
Nanosecond Pulsed Discharge Dynamics During Passage of a Transient Laminar Flame
本文研究了纳秒重复脉冲介质阻挡放电与传播在通道内的瞬态层流火焰相互作用的实验。放电和火焰具有相当的大小，并且放电在其与反应区和燃烧气体耦合的位置处是有利的。主要目标是确定放电如何在火焰通道的时间尺度上演变，其演变由移动火焰前缘产生的变化的气体状态驱动。这项工作补充了大量的工作调查等离子体的效果，以修改火焰动力学，考虑的相互作用的另一面（如何放电被火焰修改）。燃烧产生的热气体对放电有很强的影响，放电优先在热燃烧产物区域形成。测量了放电沉积的单脉冲能量，发现其随放电区域的大小和施加的电压而增加。脉冲重复频率对单脉冲能量没有直接影响，但对放电区域的形貌和尺寸有影响。观察到两种不同的放电制度：均匀的和非均匀的（微放电）。更高的脉冲重复频率和更快的冷却燃烧产物更有可能过渡到非稳态状态，而更低的频率和更慢的冷却燃烧产物在放电活动的整个时间内保持均匀的状态。这种制度的转变是由流体运动的时间尺度的脉冲重复率的比率的影响。这项工作表明，考虑如何放电特性将改变由于燃烧过程中的应用，利用等离子体辅助瞬态燃烧系统的重要性。
2022-11-04 physics.plasm-ph
Filamentary Surface Plasma Discharge Flow Length and Time Scales
纳秒表面介质阻挡放电（ns-SDBD）是一类等离子体致动器，其利用两个表面安装的电极之间的纳秒持续时间的高压脉冲来产生空气的电击穿以及快速加热。这些致动器在高脉冲频率下工作时通常会产生多个细丝，并且快速加热会导致激波和复杂流场的形成。在这项工作中，我们复制了一个单一的细丝的ns-SDBD和特征的诱导流使用粒子图像测速和密度测量从背景导向纹影的速度测量。放电是由丙烯酸基底上的两个铜电极之间的高压电脉冲产生的。热气核表征了靠近电极形成的流场，其随着时间的推移而膨胀和冷却，以及涡环，其远离表面传播，同时夹带冷的环境流体。内核内的气体密度赤字随时间呈幂律衰减。根据观测结果，我们建立了一个基于涡驱动冷却的简化理论模型，并进行了标度分析，以获得诱导流长度和时间尺度。结果表明，冷却过程的时间尺度与涡环的环流时间尺度相对应，核的长度尺度与涡环半径相对应。这些研究结果可以指导选择最佳的灯丝间距和脉冲频率的设计，部署和操作的纳秒表面介质阻挡放电（ns-SDBDs）的流量控制。
2020-10-16 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Amorphous carbon film deposition on inner surface of tubes using atmospheric pressure pulsed filamentary plasma source
在内径为6 mm、外径为8 mm的石英管的内表面上沉积均匀的非晶碳膜。在含有甲烷混合物的氩气中，在管内产生长等离子体细丝（~ 140 mm）作为正放电。FTIR-ATR、XRD、SEM、LSM和XPS分析表明，沉积膜是由未氢化的sp2碳和氢化的sp3碳组成的非晶态。等离子体的特点是使用光学发射光谱，电压-电流测量，显微摄影和数值模拟。在观察到的等离子体参数的基础上，薄膜沉积过程的动力学进行了讨论。
2011-04-24 physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulation of a 50~mTorr capacitively coupled argon discharge over a range of frequencies
本研究通过1D-3V PIC模拟探究50 mTorr氩气电容耦合放电中13.56-73 MHz驱动频率对电子能量分布与加热的影响，验证了与实验的一致性，解释了阻抗与负加热机制。
2023-06-08 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Cold Atmospheric Plasma discharged in Water and its Potential Use in Cancer Therapy
冷大气等离子体（CAP）是一种新型的肿瘤治疗技术。CAP可以直接治疗细胞和组织，但这种直接应用仅限于皮肤或可以在开放手术期间作为补充剂使用。在这项研究中，我们报告间接等离子体处理使用CAP放电在DI水使用三种气体作为载体（氩气，氦气和氮气）。将血浆刺激水应用于人乳腺癌细胞系（MDA-MB-231）。MTT法检测表明，氩等离子体诱导人乳腺癌细胞凋亡的作用最强。这一结果归因于在氩等离子体的情况下水中活性氧物质和活性氮物质的产生增加。
2016-10-14 physics.bio-ph physics.med-ph physics.plasm-ph
Spatiotemporal profile of emission from oscillating dc micro discharges
平行板氩气直流微放电中的轴向光分布表现出与大尺度放电相似的行为。在小电流Townsend模式和大电流辉光模式之间存在一个大的电流区域，在该区域中出现不同的振荡，并且动态伏安特性表现出滞后行为。在振荡期间，最大峰值强度移动到更靠近阴极，这是异常辉光区的特征，即使平均电流相当小。
2011-05-19 physics.plasm-ph
Coaxial Microwave Plasmas in Argon: Radial Contraction, Self-Organization and more Exotic Phenomena
设计了一套同轴微波等离子体装置，用于光学和激光诊断研究。等离子体由位于同轴线两端的两个微波功率源维持。这允许在低压下产生轴向均匀的辉光放电。对于增加的压力，这种辉光模式被发现是不稳定的，并观察到各种自组织的图案，包括手指状的结构，可以持续后的等离子体柱的可见端。
2014-07-30 physics.plasm-ph
Dust as probe for horizontal field distribution in low pressure gas discharges
在气体放电等离子体中使用尘埃颗粒作为探针是一种非常有前途的方法，但同时也是非常具有挑战性的方法，因为必须解决对尘埃颗粒的单独外部控制。我们提出并证明了RotoDust实验的适用性，在平面电极氩射频气体放电的水平约束场平衡的良好控制的离心力。我们已经达到了电场的分辨率为0.1 V/cm。这种技术是用来验证数值模拟和地图的对称性的约束在尘埃等离子体实验中使用的玻璃盒。
2014-05-30 physics.plasm-ph
Measurement of electron temperature in a non-equilibrium discharge of atmospheric pressure supported by focused microwave radiation from a 24 GHz gyrotron
本文研究了一种大气压微波放电，它是由24 GHz回旋管在氩气流中聚焦连续波辐射维持的。电子温度由放置在等离子体炬中的双朗缪尔探针的电流-电压曲线确定。电子温度也估计从等离子体发射光谱的框架内的日冕等离子体模型。所获得的电子温度值在测量精度范围内一致。此外，电子温度比气体温度高许多倍。这一事实使我们能够站在一个显着的非平衡大气压等离子体。
2019-09-03 physics.plasm-ph
Modeling of chemical processes in the low pressure capacitive RF discharges in a mixture of Ar/C2H2
我们研究了电容13.56 MHz放电性能的Ar/C2 H2的混合物考虑到等离子体化学和重烃的生长的属性。一个混合模型，结合动力学描述的电子运动和流体方法的负和正离子的传输和等离子体化学过程。观察并分析了在氩气中注入5.8%乙炔时等离子体参数的显著变化。我们发现混合物的电负性约为30%。带负电荷和带正电荷的重质烃的密度足够大以成为用于在放电体积中形成纳米颗粒的前体。
2008-09-12 physics.plasm-ph
Study on the atmospheric pressure homogeneous discharge in air assisted with a floating carbon fibre microelectrode
基于增加初始电子数和为放电空间提供合适的电场强度分布的考虑，提出了一种采用浮动碳纤维电极的线-柱型电极结构实现空气中大气压均匀放电的方法。对电极特性的研究表明，该结构可以充分利用碳纤维微电极的微放电过程和螺旋电极良好的放电效果，为放电空间提供充足的初始电子。另外，这种结构中电场分布的不均匀性和渐变性有利于电子雪崩的缓慢增长。从而降低了初始放电电压，抑制了附加放电通道的形成，为大气中的均匀放电提供了理论上的可能。实验结果表明，在6.0kV的外加电压下，在内径为6 mm的PFA管中可以实现三维均匀放电，放电均匀性好，放电规模大。
2020-04-09 physics.plasm-ph
RF impedance measurements of DC atmospheric micro-discharges
大气微等离子体的可用诊断仍然是有限的，相对复杂的实现，所以我们提出了一个射频技术诊断的关键参数在这里。该技术允许通过测量微等离子体的RF阻抗并用适当的等效电路分析它来估计电子密度的依赖关系。这种技术是廉价的，可以在实时使用，并给出合理的结果，氩和氦直流微等离子体在孔在很宽的压力范围内。在与正常辉光放电行为一致的预期范围内，电子密度随电流线性增加。
2016-04-29 physics.plasm-ph
Theoretical and experimental study of ion flux formation in an asymmetric high-frequency capacitive discharge
通过实验和采用粒子网格法进行二维动力学建模，研究了不同几何形状轴对称腔室中氩气高频电容放电的参数。它表明，在驱动和接地电极的面积的比例的变化，可以大大增加电极上的离子能量几乎不干扰等离子体参数。特别注意的是支付给研究的自偏置电压和离子分布函数的气体压力范围从15到70毫托的电极。自洽计算结果与实验数据符合良好。
2010-06-29 physics.plasm-ph
Modeling characterisation of a bipolar pulsed discharge
我们应用基于粒子的动力学模拟，探索由高压（$\sim$ kV）脉冲驱动的低压气体放电的特性，具有交替极性，占空比为$\approx$ 1%，重复频率为5 kHz。计算允许跟踪几个放电特性的时空发展、电势和电场分布、带电粒子密度和通量、电极表面处的平均离子能量等。由于这种放电具有重要的表面处理应用，例如在人造骨的处理中，我们分析了到达电极表面的离子的通量和平均能量的时间依赖性，所述电极表面可以是导电的和介电的。我们的调查进行氩气缓冲气体在40-140帕的压力范围内，1-5厘米的电极间隙和电压脉冲幅度范围在600 V和1200 V之间。
2020-06-04 physics.plasm-ph
Stability of two-dimensional complex plasma monolayers in asymmetric capacitively-coupled radio-frequency discharges
本文研究了在非对称电容耦合射频氩放电功率电极鞘层中悬浮的复杂等离子体单层的稳定性。与以往的研究相比，通过实际的实验控制参数，如气体压力和放电功率的操作，实现了实验结果和理论的更好结合。结果表明，对于给定的微粒单分子层，在一定的放电功率下，存在两个阈值压力：（i）高于特定压力pcryst时，单分子层总是结晶;（ii）低于特定压力pMCI时，结晶单分子层经历模式耦合不稳定性，二维复杂等离子体晶体熔化。在pMCI和pcrysts之间，微粒单层既可以是液相，也可以是晶相：当压力从pMCI以下增加时，单层保持在液相，直到达到pcrysts再结晶;当压力从P晶体以上降低时，单层保持在结晶相，直到达到pMCI，在pMCI处触发模式耦合不稳定性并且晶体熔化。一个简单的自洽鞘层模型被用来计算射频鞘层轮廓，微粒电荷和微粒子共振频率作为功率和背景氩压力的函数。结合晶格模的计算，得到了pMCI随功率和背景氩压变化的主要趋势。晶相中模式耦合不稳定性的阈值主要由纵向面内晶格模和鞘层轮廓变化引起的面外晶格模的交叉决定。离子尾流被证明有一个显着的effecttoo。
2021-10-18 physics.plasm-ph
Self-pulsing of a micro thin cathode discharge
在大气压下工作的微等离子体显示出许多奇特的动力学现象。这些现象之一是自脉冲，其特征在于DC驱动的等离子体放电的固有脉冲行为。本文对大气压氩气中微小薄阴极放电的自脉冲进行了数值模拟。通过一个混合等离子体模型，我们显示在预期的MHz频率范围内的放电的自脉冲，并描述其实际起源。
2011-09-21 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Breakdown modes of capacitively coupled plasma II: unsustainable discharges
本文利用一维隐式 PIC/MCC 模拟纯氩极低压高频 CCP 放电，识别正常失效、偏压失效和逃逸失效三类不可持续放电机制，为确定可持续参数和避免工业损失提供依据。
2023-12-09 physics.plasm-ph
Reactivity of water vapor in an atmospheric pressure DBD -Application to LDPE surfaces
通过发射光谱测量研究了氩气介质阻挡放电中水汽的反应性。这种放电也用于LDPE表面的处理。采用水接触接触角测量、XPS和AFM技术研究了LDPE表面接枝含氧官能团，提高其亲水性。
2016-04-29 physics.plasm-ph
Low-density polyethylene films treated by an atmospheric Ar--O2 post-discharge: functionalization, etching, degradation and partial recovery of the native wettability state
为了优化低密度聚乙烯（LDPE）表面上呈现出强阻隔性能的层的粘附力，我们研究了氩气和氩氧大气压放电后的影响。本研究采用X射线光电子能谱学，原子力显微镜，光学发射光谱（OES）和动态水接触角（WCA）的测量。在等离子体处理之后，强调了粗糙度的略微增加，更特别地对于在供应氧气的后放电中处理的样品。的表面粗糙度和氧表面浓度的测量表明，两个过程的竞争发挥作用的表面亲水性和发生在后放电处理：蚀刻和活化的表面。Ar和Ar-O2后放电的蚀刻速率估计分别为约2.7 nm.s-1和5.8 nm.s-1。这种蚀刻的机制进行了研究，通过实验，在其中我们讨论的O2流量和距离（间隙）分离的等离子体炬从位于下游的LDPE表面的影响。OES检测到的O原子和NO分子（在UV范围内发射）似乎是解释蚀刻过程的良好候选者。老化研究也提出了证据的稳定性处理过的表面超过60天。储存60天后，我们发现无论O2流速如何，处理过的膜记录了其亲水状态的损失，因为它们的WCA朝向80{ \textdegree }的共同阈值增加。这种“疏水恢复”效应主要归因于诱导极性化学基团重新取向到材料的主体中。事实上，在表面的羰基和羧基的相对浓度随着储存时间的推移而下降，并似乎在30天后达到一个平台。
2016-04-29 physics.plasm-ph
Thermal balance of tungsten monocrystalline nanoparticles in high pressure magnetron discharges
纳米粒子是在溅射磁控管放电操作与钨阴极在30帕的氩气压力。结构分析表明，它们属于核壳型结构。核是主要在亚稳β-钨相的单晶体，并且壳由氧化钨制成。亚稳相的起源归因于器件中残余氧的存在。由于该相通过退火转变为稳定的α-钨相，因此使用纳米颗粒热平衡的标准模型来找到它们在所考虑的实验条件下可以达到的温度。结果表明，这个温度是显着高于气体，但不足以高到转变的单晶亚稳β相在等离子体过程中。
2019-06-12 physics.plasm-ph
Non-linear macro evolution of a dc driven micro atmospheric glow discharge
研究了微氩气射流与静止水体之间产生的微大气辉光放电的宏观演化过程。微放电的行为类似于一个复杂的生态系统。与水作阳极时的微放电不同，水作阴极时的微放电具有非线性特性。采用增强型电荷耦合器件，通过控制曝光时间，对不同放电电流下的微放电进行了多组快照，每组快照由256幅连续拍摄的图像组成。边缘检测方法用于识别水面，然后通过将微放电区域上的信号计数相加来定义总亮度。不同放电电流下的水面运动表明，当水作为阴极时，水面下降的速度越来越快。相反，当水表现为阳极时，水面以恒定速度下降。光变曲线类似于逻辑增长曲线，表明微放电过程中存在自抑制过程。同时，当水作为阳极时，总亮度在相同的时间内线性增加。放电-水的相互作用导致微放电的发展。当水作为阴极和阳极时，微放电的不同行为可能与带电粒子弹过程有关。
2015-10-15 physics.plasm-ph
In-depth diffusion of oxygen into LDPE exposed to an Ar--O2 atmospheric post-discharge: a complementary approach between AR-XPS and Tof-SIMS techniques
氧向低密度聚乙烯膜中的深度扩散是在大气等离子体炬的后放电中进行的，所述大气等离子体炬以氩气作为载气并且具有或不具有氧作为反应气体。的聚合物表面和散装的化学和结构特性的等离子体参数（处理时间，功率和反应气体流速）方面进行了研究。XPS和傅里叶变换红外光谱分析之间有很好的相关性。通过角分辨XPS和飞行时间SIMS研究了氧在聚合物中的渗透深度。结果表明，在常压等离子体处理过程中，氧可穿透低密度聚乙烯20--40nm，这取决于等离子体的条件。
2016-04-29 physics.plasm-ph
Excitation of helical shape argon atmospheric pressure plasma jet using RF pulse modulation
本文报道了用13.56MHz脉冲调制射频（RF）电源激发螺旋形氩大气压等离子体射流。这种螺旋结构是在开放的环境空气中观察到的，这与传统的圆锥形状有很大的不同。这种螺旋结构起源于由脉冲调制RF（2kHz调制频率（fp））引起的放电区域中的周期性压力变化，并向下游传播到环境空气中。所观察到的结构的几何特性进行了探索，使用光学成像。此外，各种输入参数的影响，研究了调制脉冲的占空比（D）、气体流量（Q）和射频功率（P）对螺旋结构形成的影响。这些螺旋结构对等离子体射流化学特征（活性氧和氮物质（RONS）的增强）有影响，因为这些涉及到空气夹带到各种等离子体应用所需的电离区域中的增加。
2022-12-26 physics.plasm-ph
Non-equilibrium atmospheric-pressure plasma torch sustained in a quasi-optical beam of subterahertz radiation
研究了263 GHz回旋管聚焦亚太赫兹辐射维持的大气压连续放电。在空气的周围气氛中，在离开金属气体管的氩气流上维持朝向微波辐射传播的等离子体炬。使用高速摄像机，火炬的空间结构进行了研究，并在时间尺度上的顺序为20纳秒的时间动态进行了检查。利用可见光波段的发射光谱估算了氩原子的激发温度和电子密度。结果表明，这种类型的放电基本上是非平衡的，并且电子温度比振动温度和气体温度高许多倍，在数量级上为1.5-1.7 eV。由斯塔克加宽氢线测量的电子密度超过加热场频率的临界值。
2020-03-04 physics.plasm-ph
A systematic investigation of electric field nonlinearity and field reversal in low pressure capacitive discharges driven by sawtooth-like waveforms
本文利用粒子模拟研究锯齿状波形驱动的容性氩放电，系统分析了谐波数量对电场非线性、电场反转及电子和离子加热的影响，揭示了鞘层扩张阶段电场反转更强并导致离子冷却的机制。
2023-09-23 physics.plasm-ph
Plasma asymmetry, electron and ion energy distribution function in capacitive discharges excited by tailored waveforms
利用粒子模拟技术，研究了在特定波形激励下电容放电中等离子体和电离的不对称性以及电子和离子能量分布函数。在13.56 MHz的基频下，对于50 A/m2的恒定电流密度和5 mTorr的氩气压力施加三种不同的波形，即正弦波形、锯齿波形和方形波形。模拟结果表明，方波激励产生的等离子体密度最高，而类方波激励产生的等离子体的不对称性最大。方波和正弦波都产生多束高能电子，从鞘层边缘附近的扩展阶段，然后在瞬时鞘层位置上进行高达100 MHz的高频调制。电子能量分布函数描绘了与正弦和正弦波形相比，方波的3电子温度和高度升高的尾端电子。离子能量分布函数在供电电极和接地电极处均为双峰分布，在类锯齿波情况下具有较大的不对称性和窄型分布。这些结果表明，选择的波形是非常关键的，同时实现最大的不对称性和等离子体密度在放电。
2021-11-23 physics.plasm-ph
Melting transition of two-dimensional complex plasma crystal in the DC glow discharge
自洽尘埃晶体的形成及其熔化是射频等离子体中的一个众所周知的现象，但在直流辉光放电等离子体中仍然具有挑战性。在这里，我们报告的二维尘埃等离子体晶体的熔化，悬浮在阴极鞘层的直流辉光放电等离子体。实验在$Π-$形状的粉尘等离子体实验（DPEx）装置中进行，其中在氩等离子体背景中的限制条之间形成三聚氰胺甲醛颗粒的固定晶体。当中性压力降低时，稳定结构被破坏，变为流体状态。甚至在很低的压力下达到气体状态。中性压力范围内观察到这种熔化转变是一个数量级小于射频放电等离子体中报道的。通过评估不同特征参数的变化，如对关联函数，Voronoi图，局部键级，缺陷分数和尘埃温度作为背景中性压力的函数，确认了过渡。这种转变归因于有效粒子温度的增加，我们认为这是由于电荷波动和离子流的增加而发生的。该装置的特殊功能，有助于尘埃晶体的形成和它的熔化在直流辉光放电，可以实现研究与尘埃晶体在直流辉光放电等离子体装置中的各种现象。
2020-04-30 physics.plasm-ph
Collision of Ionization Waves in Long Discharge Tubes
本研究的重点是在长放电管（1米长，直径1.5厘米）充满氖或氩在压力约1乇，特别是在最简单的情况下，这种干扰，这是相反的正极性IW的碰撞电离波（IW）的相互作用。通过同时施加相同的高压脉冲，从管的两个电极触发波，并向管中心传播，直到它们碰撞。碰撞的空间和时间稳定性是通过减少初始击穿的时间延迟来实现的，初始击穿触发IW通过采用壁表面电子的记忆效应和光脱附。当脉冲重复频率超过100 Hz时，记忆效应显著。多个IW从电极跃迁形成特定的单电极放电，从而IW碰撞的问题转化为两个相对的单电极放电相互作用的观察。IW干扰模式通过其运动学特征（x-t图）与非碰撞波的运动学特征（x-t图）的偏差来登记。这种方法表明，两个电离波朝着彼此行进，速度降低，随后的发射退化。管中心附近未检测到IW发射的区域被认为是IW抑制区。区域宽度取决于电压幅度、气体类型和压力。
2018-12-31 physics.plasm-ph
High-voltage nanosecond pulses in a low-pressure radiofrequency discharge
实验研究了高压（3-17kV）20ns脉冲对弱电离低压（0.1~10Pa）容性耦合射频（RF）氩等离子体的影响。脉冲后等离子体演化呈现出两种特征区域：亮闪光，发生在脉冲后100 ns内（当放电发射比稳态水平增加2 - 3个数量级时），和暗阶段，持续几百μ s（当放电发射的强度显著下降到稳态水平以下时）。电子密度在闪光期间增加，并且在暗阶段保持非常大。1D3V粒子模拟定性地再现了这两种机制，并允许详细分析潜在的机制。据发现，高电压纳秒脉冲是能够去除的等离子体电子的放电间隙的显着部分，和闪光是气体原子的激发的结果，由残留的电子在不动的散装离子的电场加速触发。由于真空紫外辐射从电极的二次发射起着重要的作用，在这个阶段。在闪光期间产生的高密度等离子体提供对RF场的有效屏蔽（其维持稳态等离子体）。这导致电子冷却，因此，暗相的开始。
2013-02-26 physics.plasm-ph
Plasma flow around and charge distribution of a dust cluster in a rf discharge
采用粒子-单元-蒙特卡罗碰撞/粒子-粒子-网格（PIC-MCC/PPPM）方法研究了低压射频氩放电鞘层中三维尘埃团簇的等离子体流动和电荷分布。簇的几何形状及其在鞘中的位置被固定到实验值，禁止簇的机械响应。然而，在电学上，簇和等离子体环境也模仿实验情况，自洽地耦合。我们发现颗粒收集的电荷分布很广。的离子通量显示的尺度上的德拜长度强聚焦和阴影的内部和外部的集群由于离子的吸引力带负电荷的晶粒，而电子通量的特征在于在这个尺度上只有一个弱的空间调制的大小取决于射频相位。然而，在单个尘埃电势的尺度上，电子通量在团簇附近强烈偏离与等离子体鞘层相关的层流。它发展出对流模式来补偿尘埃团内部电子的耗尽。
2018-03-14 physics.plasm-ph
Surface temperature analysis of a hot titanium target in argon magnetron sputtering system
在磁控溅射系统中，靶温度是一个重要的参数，它不仅影响沉积膜的物理和化学性质，而且还刺激反应溅射过程。因此，建立靶温度与磁控溅射工艺的其他参数如气压和放电功率之间的关系是非常有意义的。本文对钛靶在氩气介质中的温度进行了实验和数值研究。通过求解热传导方程，对充氩腔中磁控溅射系统的靶温度进行了数值模拟。模拟结果与实验温度数据进行了比较。通过离子到气体的传热经验模型解释了模拟结果与实验数据之间关于目标温度对功率依赖性的差异。
2020-09-02 physics.app-ph physics.plasm-ph
Chemical and Physical Effects of the Carrier Gas on the Atmospheric Pressure PECVD of Fluorinated Precursors
研究了采用液态氟化C6F12和C6F14前驱体的常压PECVD沉积和织构化疏水涂层。载气（氩气和氦气）的影响进行了讨论的气相的行为和沉积膜的特性。质谱测量表明，氩气的碎片更高，而氦气非常容易与氧杂质反应，导致形成CxFyOz化合物。这些观察结果与XPS测定的薄膜的化学组成和沉积速率的变化是一致的。此外，在氩气放电中存在的流光影响的表面的形貌，通过增加粗糙度，这导致增加的涂层的疏水性。
2016-04-29 physics.plasm-ph
Low-frequency one-electrode discharge in long tubes at low gas pressure
本文研究了充有高纯氖或氩的长管在1-4乇压力下单电极电容放电的具体形式。放电的主要特征是给定极性的电压脉冲的低速率（小于10 kHz），其仅施加到管的一个电极，而另一个电极保持自由或缺失。这种类型的放电被称为单电极放电（OED），似乎没有在以前的研究中描述。放电被观察到作为一个发光的等离子体柱，其占据整个管或其部分取决于实际的电压幅度和其速率。电流-电压特性，点火阈值和OED长度变化模式展示了RF放电未知的功能。结果表明，OED中等离子体的产生机制包括电离波（IW）的形成和传播。结果表明，波动具有明显的衰减特征，并用时-位图法研究了衰减的模式。衰减指定了占用等离子体区域的长度以及其他OED参数。提出了波浪传播的运动学模型。该模型允许通过电流测量来估计不同OED点中的电场以及平均电子浓度;上述参数的典型值为$5 V/cm$和$10^9-10^{10}$ $cm^{-3}$。结果表明，IW前沿后的非均匀电场为实验中观察到的等离子体通道条纹的出现创造了条件。氖中的静态条纹在负极性OED中更有特色。结果表明，考虑到等离子体中存在亚稳态的电离漂移机制对OED条纹的描述似乎更为合适。
2020-01-23 physics.plasm-ph
Effect of non-local electron conductivity on power absorption and plasma density profiles in low pressure inductively coupled discharges
建立了一个自洽的一维模型，研究了低压（< 10 mTorr）平面电感耦合氩气放电中非局域电子电导率对功率吸收和等离子体密度分布的影响。该模型由三个模块组成：（1）电子能量分布函数（EEDF）模块，用于计算非麦克斯韦EEDF，（2）非局部电子动力学模块，用于预测非均匀等离子体中的非局部电子电导率、RF电流、电场和功率沉积分布，以及（3）用于求解离子密度和速度分布以及亚稳密度的重物质输运模块。使用非本地的电子电导率模型的结果进行了比较与本地理论（欧姆定律）的预测，在其他相同的条件下。的RF电流，电场，和功率沉积曲线是非常不同的，特别是在1毫托的有效电子平均自由程大于趋肤深度。然而，对于等离子体中相同的总功率沉积，等离子体密度分布几乎相同（在10%以内）。这一结果表明，对于计算等离子体密度分布，局部电导率模型（欧姆定律），大大减少了计算费用，甚至可以采用在非局部制度。
2002-08-13 physics.plasm-ph
Plasma propagation dynamics in a patterned dielectric barrier discharge at different length scales
填充床等离子体反应器（PBPR）固有地具有复杂的几何形状，其中电极之间的体积填充有介电/催化颗粒以形成空隙和空腔的阵列。该设计产生多个长度尺度，即等离子体区域的尺寸（厘米量级）、介电/催化颗粒的尺寸（毫米量级）以及可达到微米尺寸的颗粒（或空腔）和/或表面孔之间的空隙的尺寸。等离子体形成为连接或分段的微放电的阵列。在这些不同的长度尺度上的等离子体传播的理解是重要的，在优化和控制这个过程。在这项工作中，我们调查的放电形成和传播在不同的长度尺度作为施加电压的函数在一个简化的设计PBPR，图案化的介质阻挡放电（p-DBD），在大气压下的氦气中操作，使用相位和空间分辨光学发射光谱（PROES）。p-DBD基于面向等离子体的玻璃半球的阵列，该玻璃半球被实现为两个电极中的一个，并且以六边形图案规则地排列。等离子体在最小间隙的位置处作为辅助性微放电被引发，随后在电介质表面上作为表面电离波的电子的径向加速，以最终在颗粒之间的空隙处，即在接触点处形成表面微放电。随着电压幅值的增加，在接触点处产生后续的表面微放电脉冲。每个表面微放电（S-MD）的等离子体发射被发现由微观结构组成，其发射强度作为驱动电压幅值的函数而增加。相邻的微放电相互作用，以产生从阵列的中心到边缘的波状发射强度传播。
2020-11-08 physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulations of rf breakdown
研究了27 MHz电容耦合射频氩放电的击穿电压。我们使用一个一维的静电PIC代码来研究改变二次发射特性的电极上的击穿电压的影响，特别是在低PD值。仿真结果与现有的实验结果进行了比较，发现一个令人满意的协议。
2004-09-25 physics.plasm-ph
