Numerical investigation of stability of low-current needle-to-plane negative corona discharges in air
本文通过数值模拟研究针—板负电晕的无脉冲稳定条件及其失稳后Trichel脉冲形成机制，并与实验特性和稳定性极限吻合。
2025-06-07 physics.plasm-ph
Heat transport of nitrogen in helium atmospheric pressure microplasma
在空气中，通过氦气注入，在水面和金属毛细管之间产生了稳定的直流大气压正常辉光放电。多次独立重复实验表明，当气体流量从20 sccm增加到80 sccm，放电电流从11 mA减小到3 mA时，氮气的振动温度从3200 K升高到4622 K，旋转温度从1270 K降低到570 K。此外，还发现在非平衡态氦微等离子体中，氮分子的振动度比转动度优先获得能量。
2013-06-20 physics.plasm-ph
Hierachical Multiscale Modeling of Positive Corona Discharges
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；University of Bologna（博洛尼亚大学）
本文提出一种层次多尺度建模方法，通过全尺度模型计算等离子体区域并建立边界条件，用于简化宏观电晕放电模拟。
2025-11-27 physics.plasm-ph
Inception and propagation of positive streamers in high-purity nitrogen: effects of the voltage rise-rate
控制拖缆形态对于许多应用是重要的。到目前为止，电压上升率的影响只在很宽的范围内进行了研究。在这里，我们表明，即使是轻微的变化，在电压上升可以有显着的影响。我们已经研究了正流光放电在一个16厘米的点-平面间隙中的高纯氮6.0，由25千伏脉冲的持续时间为130纳秒。电压上升以1.9 kV/ns至2.7 kV/ns的上升速率和22 kV至28 kV的第一峰值电压变化。一个结构性的链接之间发现较小的放电与较大的初始云所造成的更快的电压上升。这种关系可以通过更快的电压上升导致的起始云的更大稳定性来解释，从而导致不稳定的延迟。时间分辨的测量表明，初始云传播速度比早期不稳定，更持久的放电。这解释了具有更快上升电压脉冲的放电最终变得更短。此外，已研究了脉冲序列中剩余背景电离的效果，表明通道厚度和分支率局部受影响，取决于先前放电的覆盖体积。
2012-08-20 physics.plasm-ph
Vibrational CARS measurements in a near-atmospheric pressure plasma jet in nitrogen: I. Measurement procedure and results
等离子体中分子的非平衡振转分布函数会严重影响放电操作和等离子体化学。测量分布函数的一种方便的方法是通过相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）。CARS光谱是在氮气中在两个平行的间隔1 mm的钼电极之间的ns脉冲等离子体中在200 mbar下测量的，脉冲持续时间为200 ns / 250 ns，重复频率为1 kHz。的CARS光谱进行了分析，通过一个拟合例程，以提取有关的振动激发的氮分子在等离子体中的信息。发现在放电过程中，$v \lesssim 7$的振动分布可以用振动双温分布函数来描述。另外，在放电脉冲期间通过E-FISH方法测量电场。它被发现是恒定的时间后，初始电离波的值接近81 Td的调查条件。在两个放电脉冲之间的余辉期间，使用更一般的拟合方法来获得两个相邻振动态的布居差。这允许捕获该时间段内更复杂的振动动力学。测量结果进行了更详细的讨论，并在配套文件中的简单模型进行比较。
2021-02-18 physics.plasm-ph
Time-resolved OES of nanosecond pulsed discharges in N$_{2}$ and N$_{2}$/H$_{2}$O mixtures]{Time-resolved optical emission spectroscopy of nanosecond pulsed discharges in atmospheric pressure N$_{2}$ and N$_{2}$/H$_{2}$O mixtures
在这篇文章中，纳秒脉冲放电中的N $_{2}$和N $_{2}$ /0.9%H $_{2}$ O在大气压（300 K）的时间分辨成像，光学发射光谱和瑞利散射研究。在两个针形电极上以1 kHz的频率施加170 ns的高压脉冲。放电由三个阶段组成：点火阶段、火花阶段和复合阶段。在点火阶段，排放物主要由分子氮（N $_{2}$（C-B））引起。在火花和复合阶段，主要观察到原子氮发射。当加入H $_{2}$ O时的发射非常相似，除了H $_α$的贡献很小，并且分子N $_{2}$（C-B）发射的强度较小。
2014-03-20 physics.plasm-ph
Force measurements in positive unipolar wire-to-plane corona discharges in air
将空气中正单极线对面电晕放电产生的力的测量结果与数值模拟进行了比较。所产生的力不依赖于离子或电子迁移率，防止这些参数的不确定性和变化的影响。描述了一种方法来模拟线到平面设置的电压和电荷分布。该方法能够确定单极和双极放电之间的过渡。在实验装置中，空气的击穿电场随着放电电流的增加而减小。
2004-07-12 physics.ao-ph physics.plasm-ph
Pulsed discharge plasma for graphite exfoliation in liquid nitrogen
在液氮中采用脉冲放电等离子体剥离高取向热解石墨。通过观察石墨材料的处理表面和所获得的颗粒来研究所涉及的潜在机制。从等离子体处理的非剥离缺陷进行了观察和实验参数进行了修改，以抵消这些。在不将HOPG直接暴露于放电的情况下进行一个实验，以便更好地理解等离子体的作用。通过TEM和SEM观察剥离的颗粒以评价缺陷、尺寸、纯度和结晶度，但不可能对其厚度进行定量表征，因此每个颗粒的实际层数是未知的。尽管如此，通过该过程成功地剥离了几层石墨烯（FLG）。提出的机制是从受损的HOPG表面和获得的颗粒的观察外推，但发现的相关性并不能证明因果关系。
2021-02-22 physics.app-ph physics.plasm-ph
Modeling of an EHD corona flow in nitrogen gas using an asymmetric capacitor for propulsion
本工作旨在确定的推进力的性质，发生在氮气中使用不对称的电容器的几何形状的正电晕放电。我们将应用已知的电流体动力学（EHD）和静电学理论，以计算所有的流体动力学和静电力，在试图提供一个物理洞察力的机制，作用在一个不对称的电容器上的考虑的几何形状。
2011-02-21 physics.plasm-ph
Influence of gas flow rate on modes of reactive oxygen and nitrogen species in a grid-type surface dielectric barrier discharge
本文通过实验与半经验动力学模拟研究栅型表面介质阻挡放电，揭示气体流速通过振动激发氮分子密度调控活性氧氮物种模式转变，并识别关键反应及宏观参数影响。
2025-02-07 physics.app-ph physics.plasm-ph
Modeling streamer discharges as advancing imperfect conductors
理解长时间放电的一个主要障碍是由许多细导电细丝形成的流光电晕的复杂动力学。建立这些灯丝的宏观模型是获得放电电晕的更深层次的知识的一种方法。在这里，我们提出了一个一维的，宏观模型的传播流光通道。我们代表的流光作为一个先进的有限电导率通道的表面电荷密度在其边界。由于流过拖缆主体并在其表面的薄层内的电流，该电荷自洽地演变。我们耦合这种电动演化与场依赖的一组化学反应，确定内部通道电导率。有了这个一维模型，我们调查的流光的关键属性如何影响通道的演变。我们模型的最终目标是构建真实的流光电晕模型，以便更好地理解长时间放电的物理现象。
2017-05-09 physics.plasm-ph
Direct observation of laser guided corona discharges
基于激光的雷电控制是解决长期存在的雷击灾害问题的一个很有前途的途径。但由于对激光等离子体通道与高压电场相互作用的认识不足，这是一个具有挑战性的课题。本文报道了激光引导电晕放电的直接观测。高压电晕放电沿激光等离子体丝引导，并通过与激光丝的相互作用而增强。测量了激光丝引导电晕放电的荧光寿命为几微秒，比激光丝的荧光寿命长3个数量级。这可能有利于在大气层中激光辅助先导物的发展。
2015-08-17 physics.optics physics.plasm-ph
Kinetic Modeling of Seeded Nitrogen in an ITER Baseline Scenario
ITER作为下一级聚变装置，旨在可靠地产生比可持续加热其等离子体所需的更多的聚变功率。建模一直是ITER设计和规划未来实验活动的重要组成部分。在托卡马克或仿星器等离子体放电中，杂质起着重要的作用，特别是在边缘区域。残余气体、侵蚀的壁材料、或甚至有意播种的气体都严重影响约束，从而影响总体聚变性能。氮气是设想被播种到放电等离子体中的这种气体。通过使用完整的三维蒙特卡罗程序包EMC 3-EIRENE对杂质进行动力学建模，我们分析了在ITER基线方案中解析的氮电荷态分布，并得出了氢背景等离子体密度的结论。最后，我们比较了EIRENE中更精细的动力学离子输运的影响，包括对杂质密度的额外物理效应。
2019-12-19 physics.plasm-ph
Enhancement of DC-driven flashing corona by dielectric enclosure
在这项工作中，闪电晕增强的效果，通过引入聚四氟乙烯绝缘外壳附近的电极组件进行了研究。在没有电介质的空气中操作的放电能够在大约200 V的非常窄的电压范围内操作。脉冲频率低于1.2 kHz，电流峰值低于14 mA。将施加到正电极上的电压增加到超过该范围将导致电极之间的火花。当使用围绕高压电极的聚四氟乙烯管外壳时，稳定的闪光电晕操作的窗口扩展到3-5 kV。脉冲频率增加到12 kHz，电流峰值水平增加到约35 mA。当电压超过峰值脉冲频率时，脉冲频率将下降，直到放电脉冲完全停止。特氟龙外壳能够将沉积到放电中的平均功率从10毫瓦提高到220毫瓦。此外，增强的闪光电晕的产物气体被测试为主要是具有可追踪量的NO $_2$的臭氧。放电使用约150 eV和1950 eV每一个臭氧分子和二氧化氮分子分别。
2019-08-10 physics.plasm-ph
Simulation of Thermal and Chemical Relaxation in a Post-Discharge Air Corona Reactor
在直流点-面电晕放电反应器中，单股流光以几十kHz的自然重复频率穿过电极间间隙。放电阶段（包括初级和次级流光发展）仅持续几百纳秒，而发生在两个连续放电阶段之间的后放电阶段持续几十微秒。从化学活化的角度来看，放电阶段产生位于非常细的放电细丝内部的自由基和激发物质，而在放电后阶段期间，这些自由基和激发物质诱导在反应器体积的一部分中扩散的化学动力学。从流体动力学激活的角度来看，放电阶段诱导热冲击波和振动能量的存储，该振动能量仅在放电后阶段期间松弛成热形式。此外，在后放电阶段期间持续存在的辉光电晕放电诱发所谓的电风。在目前的工作中，后放电阶段是在一个二维的几何形状使用商业FLUENT软件模拟。放电效应（自由基和激发物种的创建和热弛豫）涉及通过化学和能源项计算从一个完整的2Drz流光模型已经开发。
2016-06-30 physics.class-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Vibrational CARS measurements in a near-atmospheric pressure plasma jet in nitrogen: II. Analysis
了解分子（近）大气压等离子体中的振转动力学对于研究振动激发分子对放电特性的影响至关重要。在配套文件中，振转相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）的纳秒脉冲等离子体射流组成的两个导电钼电极的间隙为1毫米的氮气在200毫巴的测量结果。在这里，这些结果进行了讨论和比较，在文献中发现的相关过程的速率系数的基础上的理论预测。发现在放电期间，测量的振动激发与从Laporta等人[PlasmaSources Science and Technology 23 065002（2014）]计算的共振电子碰撞速率获得的预测很好地一致。预测是基于放电过程中的电场，测量EFISH和电子密度，这是推导出的字段和迁移率的数据计算Bolsig+。在余辉的振动子系统的氮进行了一个简单的动力学模拟，它被发现，振动激发态的人口发展根据振动-振动转移的时间尺度上的几个$μ$ s，而发展的时间尺度上的几百个$μ$ s是由在墙壁上的损失。电子激发态对CARS测量（$v \lesssim 7$）中可见的振动态的布居没有显著影响。
2021-02-18 physics.plasm-ph
Characterization of dielectric barrier discharge in air applying current measurement, numerical simulation and emission spectroscopy
采用电流测量、数值模拟和发射光谱等方法对空气介质阻挡放电（DBD）进行了研究。对于OES，使用未经校准的光谱仪。当可以确定活性等离子体体积和电流密度的横截面积时，该诊断方法是适用的。在380 nm- 406 nm光谱范围内的氮发射用于OES诊断。活性等离子体体积中的电场是应用测量的光谱、用于氮跃迁的众所周知的Frank-Condon因子和数值模拟的电子分布函数来确定的。测量的电流密度用于确定等离子体中的电子密度。利用所测得的等离子体参数，计算了等离子体中氮、氧的离解速率，为化学动力学模拟提供了依据。
2012-02-17 physics.optics physics.plasm-ph
Proof of operation of a micro-hollow cathode discharge driven by a true ns-pulsed high voltage: emission properties and atomic nitrogen production
Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM), CNRS, Université Sorbonne Paris Nord（材料过程与科学实验室，法国国家科学研究中心，索邦巴黎北大学）；Laboratoire Energétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion (EM2C), CNRS, Université Paris Saclay（分子与宏观能量、燃烧实验室，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）
本研究采用真纳秒脉冲高压驱动微空心阴极放电，通过光学发射与ns-TALIF诊断，实现氮原子密度最高6倍提升，功耗降低2个数量级，为六方氮化硼合成提供了新方案。
2026-08-03 physics.plasm-ph
Modeling of an improved positive corona thruster and actuator
在这项工作中，我们将执行一个积极的电晕放电在氮气中的模拟，使用两种不同的非对称电容器的几何形状。这项工作代表了对以前的工作的改进，以实现更高的离子风速以及更强的静电推进力的所有涉及的电极。在我们的模型中，使用的正离子源是一个小直径的导线，它产生一个积极的电晕放电在氮气直接接地（或带负电荷）的电极。通过应用流体动力学和静电理论，所有的流体动力学和静电力的考虑的几何形状上的作用将被计算，试图证明新开发的几何形状的更大的性能。
2012-02-21 physics.plasm-ph
Modelling of a miniature microwave driven nitrogen plasma jet and comparison to measurements
MMWICP（Miniature MicroWave ICP）是一种利用感应原理的新型等离子体源。最近Klute等人提出了一种新设备的电磁场和功率平衡的数学模型。在这项工作中，电磁模型耦合氮的全球化学模型，基于Thorsteinsson和Gudmundsson的化学反应集和定制的几何形状的MMWICP。该组合模型提供了一个非热等离子体在$p=1000\,\mathrm{Pa}$的压力和气体温度的$T_\mathrm{g}=650\mbox{-}1600\,\mathrm{K}$的定量描述。与已发表的实验数据的比较表明，在高功率的体积平均等离子体参数，放电的空间分布和微波测量的一个很好的协议。进一步分析了吸收功率中容感性\linebreak耦合的平衡。这导致在电子密度为$n_\mathrm{e} \approx 6.4 \!\times\!10^{18} \, \mathrm{m}^{-3}$的放电制度的解释为$E/H$ -混合模式与电容和电感组件。
2021-05-15 physics.plasm-ph
Neutral gas temperature maps of the pin-to-plate Argon micro discharge into the ambient air
本研究旨在探讨由高压直流电源供应的针-板电极组成的大气压氩气放电的二维温度图。在检测了微放电的稳定性后，利用三维移动平台驱动光纤探针对石英透镜聚焦的二维像面进行扫描。利用高分辨率光谱仪和高灵敏度增强型电荷耦合器件（ICCD）收集的氮辐射计算了转动和振动温度。转动温度在1558.15 ~ 2621.14 K之间变化，振动温度在3010.38 ~ 3774.69 K之间变化，表明放电尺寸小，温度梯度大。温度图显示了横向膨胀和径向上的急剧截断。确定了双层放电，其中电弧放电包覆辉光放电。
2015-02-17 physics.plasm-ph
Branching Patterns and Stepped Leaders in an Electric-Circuit Model for Creeping Discharge
建立了沿面放电的二维电路模型。两种类型的放电，表面电晕和表面的领导者，是由一个两步电导函数建模。在数值模拟中，出现了被表面电晕包围的表面先导的分支图案。通过改变电压和电容值，计算了分支放电图形的分形维数。我们发现，地面领导人往往逐步增长的时间，如观察到的闪电领导人的雷声。
2010-04-07 nlin.AO nlin.PS physics.plasm-ph
Experimental study of atmospheric pressure single-pulse nanosecond discharge in pin-to-pin configuration
在这项工作中，我们提出了一个纳秒高压放电的实验研究在一个引脚到引脚电极配置在大气条件下工作在单脉冲模式（无记忆效应）。测量了各种放电参数，包括电压、电流、气体密度、旋转/振动/气体温度和电子数密度。几种不同的测量技术，包括微波瑞利散射，激光瑞利散射，光学发射光谱增强纳秒探测脉冲，快速摄影，和电气参数测量。火花和电晕放电制度进行了研究，放电脉冲持续时间为90 ns和电极间隙尺寸范围从2到10 mm。火花制度观察间隙< 6 mm，使用放电脉冲能量为0.6-1 mJ/mm的间隙长度。在较小的电极间隙和较大的脉冲能量下，观察到较高的电子数密度、每间隙长度的总电子数、放电电流和气体温度，达到约7.5x10^15 cm-3、3.5x10^11电子/mm、22 A和4，000 K的最大值（在放电后10 μ s），分别用于2 mm间隙和1 mJ/mm放电脉冲能量。初始击穿之后是发生在约30-70 ns后的二次击穿，并且与阴极点的点燃和放电到阴极电弧的过渡相关联。大部分放电脉冲能量在二次击穿之前沉积到气体中（85-89%）。纳秒放电脉冲后的电子数密度衰减的特征时间尺度为150 ns的解离复合和电子附着到氧的机制。对于电晕区，观察到的脉冲能量（~0.1 mJ/mm）、峰值传导电流（1-2 A）和电子数（3-5x10^10个电子/mm）以及气体温度（360 K）显著降低。
2021-06-18 physics.plasm-ph
Study on the influence that the number of positive ion sources has in the propulsion efficiency of an asymmetric capacitor in nitrogen gas
目前的工作打算比较的推进力在一个不对称的电容器，根据使用的正离子源的数量。离子源是电晕线，其在氮气中产生正电晕放电，并导向接地电极。我们将应用已知的电流体力学（EHD）和静电理论，以计算所有的流体动力学和静电力，在考虑的几何形状，试图提供一个物理洞察力的机制，作用在每个不对称电容器，并比较推进效率。
2010-09-30 physics.plasm-ph
On the influence that the ground electrode diameter has in the propulsion efficiency of an asymmetric capacitor in nitrogen gas
在这项工作中，在一个不对称的电容器中开发的推进力将计算为三个不同直径的接地电极。所使用的离子源是小直径导线，其在导向接地电极的氮气中产生正电晕放电。通过应用流体动力学和静电理论，所有的流体动力学和静电力的考虑的几何形状上的作用将被计算，试图提供一个物理洞察力的机制，作用在不对称的电容器，并了解如何提高推进的效率。
2011-02-21 physics.plasm-ph
Self-Synchronized Trichel Pulse Trains in Multi-Point Corona Discharge Systems
本研究针对多点电晕放电系统的自同步现象，通过有限元三组分模型仿真与实验，揭示了多电极Trichel脉冲系统的多稳态特性及多种同步模式的影响因素。
2023-12-17 cs.SY eess.SY nlin.AO
Experimental and Numerical Investigation of Corona Discharge Induced Flow on a Flat Plate
对平面电晕放电在壁面边界层区域引起的电流体动力学（EHD）流动进行了实验研究和多物理场计算。EHD现象具有许多潜在的工程应用，其优化需要对离子和流动输运机理的理解。电晕EHD致动器由位于壁面边界层中的两个电极组成，产生EHD驱动的壁面射流。改变电极之间的施加电压，并测量电荷密度和流场中的所产生的效果。恒流热线风速仪用于测量速度剖面。靠近壁面的气流形成射流，最大速度为1.7 m/s，能量转换效率约为2%。速度在法向急剧减小。多物理场数值模型耦合离子输运方程和纳维-斯托克斯方程求解电场、电荷密度和流场的时空分布。数值计算结果与实验数据相吻合，为质量、电荷和动量输运现象提供了新的见解。EHD驱动流动可应用于流动控制策略和新型颗粒收集器的设计。
2019-06-24 physics.app-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Simulating streamer discharges in 3D with the parallel adaptive Afivo framework
我们提出了一个开源的等离子体流体代码的2D，圆柱形和3D模拟流光放电，Afivo框架的基础上，自适应网格细化，几何多重网格方法泊松方程，和OpenMP并行。我们描述的漂移-扩散-反应型的流体模型的数值实现，结合局部场近似。然后，我们证明了它的功能与3D模拟的长期积极流光在氮气中的欠旋间隙，使用三个例子。第一个例子显示了随机背景密度如何影响流注传播和分支。第二个主要研究预电离区与流注的相互作用，第三个主要研究两个流注之间的相互作用。模拟在不到一天的时间内在多达$10^8$网格单元上运行。如果没有网格细化，则需要$4\cdot 10^{12}$网格单元。
2017-08-28 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
Production of a large diameter ECR plasma for plasma processing
利用新研制的内径为400 mm的大直径放电室，通过电子回旋共振（ECR）放电产生了直径超过300 mm的大直径等离子体。研究发现，在纯氩等离子体中加入氮气后，电子温度降低，认为氮气分子吸收电子能量转化为振动能量，导致电子温度降低。此外，还发现氮气的加入改善了等离子体的均匀性，表明氮气的加入对产生均匀、低电子温度的等离子体是有效的。
2004-10-19 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
A Local Discontinuous Galerkin Method for 1.5-Dimensional Streamer Discharge Simulations
流光放电在理论和工业应用中都具有重要意义。本文提出了一种局部间断Galerkin方法来模拟流注放电的对流占优流体模型。为了模拟快速瞬变流注放电过程，迫切需要一种高分辨率、高精度的方法。结合有限体积法和有限元法的优点，局部间断伽辽金法就是这样一种选择。本文采用1.5维流体模型对氮气中的双头流光放电进行了数值模拟。初步结果表明，该方法扩展到一般的流光模拟在复杂的几何形状的潜力。
2013-06-04 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Ionized particle transport in reactive HiPIMS discharge: correlation between the energy distribution functions of neutral and ionized atoms
研究了在反应式高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）装置上沉积TiN涂层时钛离子的输运过程。电离溅射原子的时间分辨质谱测量与中性溅射原子的时间分辨可调谐二极管激光诱导荧光（TR-TDLIF）测量被用来了解运输功能。基于Ti $^+$的离子能量分布，我们确定了四个群体的离子，并探讨其物理来源。当仅向Ar/N $_2$气体混合物中添加1%N $_2$时，所有离子布居的信号均强烈降低。时间分辨质谱证实了在以前的工作中报告的结果：当在HiPIMS放电中加入氮气时，快速靶中毒。根据Ti $^{++}$、N $^+$、N $_2^+$和Ar $^+$的能量分布函数，讨论了这些离子在HiPIMS放电中的产生.通过先前的TR-TDLIF测量确定的热化溅射中性原子的温度证明了能量低于4 eV的离子群体的物理起源。根据放电气压、阴极电压和离子类型，我们还讨论了高能离子（>4 eV）的物理来源。
2021-05-31 physics.plasm-ph
Effects of excitation voltage pulse shape on the characteristics of atmospheric-pressure nanosecond discharges
研究了纳秒级高压脉冲激励下氦氮混合气体中大气压微放电的特性，以及脉冲激励电压参数对放电特性的影响。特别是，单脉冲激励，单极和双极双脉冲激励的情况下进行了研究，在不同的脉冲持续时间，电压幅值，和延迟时间（双脉冲激励的情况下）。我们的调查进行了粒子模拟代码，也包括在等离子体中的真空紫外共振辐射的治疗。模拟允许洞察等离子体动力学期间和之后的激发脉冲，带电粒子密度分布和通量的发展和衰减。我们发现等离子体的电子密度（在激发脉冲结束时测量）对等离子体的电输入能量的依赖性很强，并且在相同的输入能量下激发脉冲的形状的影响很弱。
2019-04-29 physics.plasm-ph
Post-corona unipolar chargers with tuneable aerosol size-charge relations: Parameters affecting ion dispersion and particle trajectories for charger designs
研究了单分散亚微米气溶胶在电晕放电后通过单极离子扩散带电时的平均电荷。目的是确认和讨论用单一的Ni $\times$ t值来描述气溶胶荷电的局限性，然后提出控制尺寸-电荷关系的方法。三个气溶胶充电器，具有不同的离子和气溶胶流的混合进行了研究。尽管具有几十个$μ$ A的放电电流的可比较的离子源，但是由于不同的离子-气溶胶混合条件和随后的沿着粒子轨迹的离子密度，尺寸-电荷关系从一个充电器到另一个充电器不同。随着颗粒尺寸的增加，离散性甚至更加明显。放电电流、离子和气溶胶流的速度以及电场控制充电体积的每个点中的放电后离子密度。在膨胀的单极离子云中，粒子轨道的控制，导致可调的尺寸-电荷关系。气溶胶惯性和充电动力学都取决于颗粒尺寸，影响颗粒所经历的Ni $\times$ t，从而影响颗粒的最终电荷。操作条件，以达到一个恒定的平均电荷大于200 nm的颗粒报告。结论提供了一个基础，设计气溶胶充电器致力于电迁移率选择气溶胶沉积，分离或电气测量，特别是克服由于多个电荷模糊性使用扩散充电器的迁移率大小数据反演的限制。
2020-09-17 physics.app-ph physics.plasm-ph
Experimental study of hard X-rays emitted from meter-scale positive discharges in air
我们研究了长正火花击穿的结构和演化，并研究了硬X射线脉冲在哪个阶段发射。将约1 MV的标准化雷电脉冲波形的正高压脉冲施加到约1米的环境空气中。放电演变的图像与几十纳秒的分辨率与增强CCD相机。LaBr3（Ce+）闪烁探测器记录了在该过程中发射的X射线。同步测量两个电极上的电压和电流。所有的测量表明，首先一个大而密集的电晕的正流光出现从高压电极。当它们接近接地电极时，负反向流光出现在那里，并且硬X射线的发射与正流光与负反向流光的连接一致。
2015-01-20 physics.plasm-ph
The physics of streamer discharge phenomena
在这篇综述中，我们描述了一种瞬态类型的气体放电，通常被称为流光放电，以及一些相关的现象，脉冲放电。流光是在其尖端具有自组织场增强的传播电离前沿，其可以出现在处于（或接近）大气压的气体中。它们是其他放电（如火花和闪电）的前体，但它们也发生在用于各种等离子体化学目的的电晕反应器或等离子体射流中。当有足够的空间可用时，流光也可以在低得多的压力下形成，就像在大气层高处的精灵放电一样。我们解释了流光放电的结构和基本物理，以及它们如何与气体密度成比例。我们讨论了化学和应用的流光，并详细描述了他们的两个主要阶段：开始和传播。我们也看一些其他的主题，如与流动和热的相互作用，相关的脉冲放电，电子逃逸和高能辐射。最后，我们讨论流光模拟和诊断相当详细。写这篇评论有两个目的：第一，我们描述了最近的结果流光放电的物理，重点是在我们的小组进行的工作。我们还介绍了最近的发展，在诊断和模拟的拖缆。其次，我们提供有关飘带上述方面的背景资料。因此，这篇评论可以作为一个教程的研究人员开始在流光物理学领域的工作。
2020-05-29 physics.plasm-ph
Enhancement of CO2 conversion by counterflow gas quenching of the post-discharge region in microwave plasma sustained by gyrotron radiation
本文研究在回旋管微波等离子体中通过逆向气流冷却放电后区提升CO2转化效率，实验证明该方法可使转化率提高三倍，并验证了利用反应器自身冷却混合气作为淬灭气体以避免产物稀释的可行性。
2023-12-01 physics.plasm-ph
Positive streamers in air and nitrogen of varying density: experiments on similarity laws
对压力为0.013 ~ 1bar的环境空气中的正流光进行了实验研究。施加到阳极针的电压范围为5至45 kV，放电间隙为1至16 cm。使用100至180 ns的“缓慢”电压上升时间，有意使拖缆保持薄。对于每个压力p，我们找到最小直径d_{min}。为了测试不同压力下的拖缆是否相似，将最小拖缆直径d_{min}乘以其压力p;我们发现，在室温下，在二十年的空气压力下，该乘积可以很好地近似为p* d_{min} =0.20 \pm 0.02 mm*bar。当外推到室温时，该值也适合80公里高空雷雨云上方的精灵放电直径（因为空气密度而不是压力决定了物理行为）。在我们的测量中，拖缆的最小速度约为0.1 mm/ns = 10^5 m/s。同样的最小速度也被报道用于精灵中的卷须。我们还调查的初始电离云的大小在电极尖端的流光出现，和分支事件之间的流光长度。在纯度约为99.9%的氮气中也测量到相同的量。我们表征了空气中流光的本质区别，并在我们的氮气中找到了p* d_{min} =0.12 \pm 0.02 mm*bar的最小直径。
2008-09-02 physics.geo-ph physics.plasm-ph
Diagnostics of low-pressure hydrogen discharge created in a 13.56 MHz RF plasma reactor
在1-17 × 10 ~（-1）Pa的气压范围内，在400-1000 W的功率范围内，对13.56 MHz的氢气射频放电进行了研究。用朗缪尔探针测量了电子能量分布函数和18电子密度。气体温度通过纯H2中的$α$系统和使用N2作为探测气体的氮气的第二正系统来确定。气体温度是恒定的，等于450 $\pm$ 50 K的电容性21耦合等离子体模式（CCP），它是随着压力和功率的电感耦合等离子体模式（ICP）。此外，氢23分子的基态振动温度被确定为在ICP和CCP模式下分别为3100和2000 $\pm$ 500 K左右。原子氢的浓度通过光化计测定，25通过使用Ar（5%）作为探测气体，或通过使用H2作为纯氢中的光化计26（Fulcher- $α$系统的Q1旋转线）在两种模式下氢密度的浓度随压力增加27，但在ICP模式下解离度略高（28因子2）。29 30提交至Physica Scripta 31
2019-11-08 physics.plasm-ph
Virtual IED sensor for df rf CCP discharges
离子辅助表面处理是现代等离子体加工的基础。离子能量分布（IED）控制对于精确的材料改性至关重要，特别是在原子级技术中，如原子层蚀刻。由于这种控制应该实时完成，因此需要使用快速过程传感器进行实时反馈。在工业等离子体反应器的一般情况下，当直接IED测量不可能时，可以使用虚拟IED传感器的概念来估计IED。在本文中，一个类似的虚拟IED传感器被认为是使用一个不对称的双频（DF）射频CCP放电为例。它是基于在射频偏置电极的IED的快速计算方法。该方法使用实验测量的鞘层电压波形和等离子体密度（或离子通量）作为输入数据，并且还包括鞘层中离子运动的蒙特卡罗模拟以考虑离子-中性碰撞的影响。为了验证这种方法，在几种气体中使用各种等离子体诊断进行实验：氩和氙作为具有原子离子的等离子体的示例，氮作为具有分子离子的等离子体的示例。它表明，在所有情况下，它是可能的，以获得足够的IED估计，接近实验，在一个合理的短时间内（~几十秒时，使用现代PC）。所获得的结果表明，在真正的等离子体处理中使用虚拟IED传感器的可能性。
2020-12-29 physics.plasm-ph
Probing photo-ionization: simulations of positive streamers in varying N2:O2 mixtures
光电离是公认的机制，用于传播的积极流光在空气中，虽然参数不是很清楚，这种机制的效率在很大程度上取决于氮气和氧气的存在。但实验表明，流光的传播是惊人的强大对气体成分的变化，即使是纯氮与杂质水平低于1 ppm的流光传播基本上与空气中相同的速度，但它们的最小直径较小，他们更频繁地分支。此外，它们更多地以Z字形的方式移动，有时表现出羽毛状的结构。在我们的模拟中，我们测试的相对重要性的光电离和背景电离脉冲重复放电，在空气中，以及在氮气中与1 ppm的O2。我们还测试了合理的光电离模型的参数变化。我们发现，光电离主导流光在空气中传播的重复频率至少为1 kHz，而在氮与1 ppm的O2的重复频率的影响必须包括在1 Hz以上。最后，我们解释了流光通道周围的羽毛状结构，在实验中观察到的高纯度的氮气，但不是在空气中。
2010-10-30 physics.plasm-ph
Numerical investigation of the effect of high voltage frequency on the density of RONS species in the air atmospheric pressure gas discharge
本文通过COMSOL模拟研究了500 Hz至500 kHz频率对空气介质阻挡放电中活性物种密度的影响，发现频率升高使RONS密度降低而O密度增加，为优化等离子体治疗参数提供了依据。
2025-07-04 physics.plasm-ph
Hybrid subterahertz atmospheric pressure plasmatron for plasma chemical applications
本研究提出并实验验证了一种混合亚太赫兹等离子体发生器，利用263 GHz连续聚焦亚毫米波实现大气压放电，吸收率达80%，并成功应用于大气固氮等非平衡等离子体化学过程。
2024-02-05 physics.plasm-ph
Investigation of positive streamers by double pulse experiments, effects of repetition rate and gas
流光放电通常以重复脉冲模式操作，并且因此受到从先前放电留下的物质的影响，特别是自由电子和离子。我们已经研究了这些影响，通过施加两个连续的正高压脉冲的持续时间为200-700 ns的点平面间隙在人工空气，纯氮，其他氮-氧混合物和纯氩在67和533毫巴之间的压力。脉冲的脉冲间间隔（Δt）在200 ns和40 ms之间。我们用两台ICCD相机对两种放电进行成像，并将其组合成复合图像。我们观察到Δt值低于0.5-15 μs（在133毫巴，取决于气体混合物），在第二个脉冲期间，流光继续第一个脉冲流光的路径。我们把这种延续仍然发生的最大时间称为延续时间。对于N $_{2}$ - O $_{2}$混合物，该时间在约0.2%的氧浓度下具有最大值。根据我们的等离子体化学建模，该最大值由电子损失率确定，该电子损失率在该氧浓度附近具有最小值。取决于氧浓度，主要的重组正离子是N $_{4}^{+}$、O $_2^+$或O $_{4}^{+}$，其中O $_{2}^{+}$在O $_{2}$的0.2%左右占主导地位，并且重组最慢。随着Δt值的增加，我们观察到，在延续阶段之后，首先根本没有新的流光出现，然后新的流光出现，避开了整个预电离区。接下来，我们看到新的薄飘带沿着旧通道的边缘。对于较大的Δt（10-200 μs），新的拖缆的尺寸开始增加，并移动到旧通道的中心。最后，在毫秒时间尺度附近，新通道完全独立于旧…
2013-11-18 physics.plasm-ph
Decoupling NO production and UV emission intensity over the E-H mode transition in a low-pressure inductively coupled plasma device
该研究利用低压双电感耦合等离子体装置，结合OES、LIF和MRP诊断及碰撞-辐射模型，揭示了E-H模式转变中基态NO密度下降但NO(A)紫外发射持续增强的机制，即H模式下氮亚稳态激发增强补偿了基态NO密度降低。
2024-07-05 physics.plasm-ph
Characteristics of a novel nanosecond DBD microplasma reactor for flow applications
提出了一种新型的纳秒高压脉冲驱动介质阻挡放电微等离子体流动反应器。我们的DBD为基础的几何形状可以产生一个非热等离子体放电在大气压和以下的规则图案的微通道。该反应器可以在空气中连续工作长达约100分钟，这取决于脉冲重复率和操作压力。我们在这里介绍的几何形状和反应器的主要特点。脉冲能量为1.9 $μ$ J和2.7 $μ$ J每个通道在大气压和50毫巴，分别已确定由时间分辨测量的电流和电压。时间分辨的光发射光谱测量已被执行，以计算相对物种的浓度和温度（振动和旋转）的放电。研究了工作压力和流速对放电强度的影响。此外，还从不同工作气压下氮分子电子振动发射带强度比得到了有效约化电场强度E/N。当压力从1bar降低到0.4bar时，导出的有效E/N从500 Td逐渐增加到600 Td。低于0.4巴，进一步的压力降低导致有效E/N显著增加，在50毫巴下高达约2000 Td。
2017-09-08 physics.plasm-ph
Toward Quantitative Electric-Field Measurements of Inception Clouds in Nanosecond Discharges Using E-FISH Assisted by Machine Learning
King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
利用机器学习辅助的E-FISH技术，研究纳秒放电中起始云的电场分布，揭示电场变化与电弧形成的关系。
2026-01-09 physics.plasm-ph
N2-H2 capacitively coupled radio-frequency discharges at low pressure. Part I. Experimental results: effect of the H2 amount on electrons, positive ions and ammonia formation
N2与H2的混合导致与纯N2和H2等离子体放电非常不同的等离子体。因此，提出了涉及导致氨（NH3）形成的过程的许多问题。这项工作的目的是更好地表征电容耦合射频等离子体放电在N2与H2（高达5%），在低压力（0.3至1毫巴）和低耦合功率（3至13 W）的几倍。实验测量和数值模拟进行。为了清楚起见，我们将结果分为两个互补部分。实际的一个（第一部分），介绍了实验测量的细节，而第二个重点是模拟，一个混合模型结合了2D流体模块和0 D动力学模块。用谐振腔法测量电子密度。它的变化范围为0.4至5e 9 cm-3，对应的电离度为2 e-8至4 e-7。氨密度通过结合IR吸收和质谱进行定量。它随H2的量线性增加（在5%H2时高达3e 13 cm-3）。相反，它是恒定的压力，这表明表面过程的氨的形成占主导地位。正离子通过质谱法测量。含氮离子通过注入H2而被氢化，一旦H2的量大于1%，N2 H+就成为主要离子。压力的增加导致由离子（或自由基）-中性碰撞形成的二次离子（例如：N2 H+、NH 4+、H3+）的增加，而耦合功率的增加有利于由直接电离形成的离子（例如：N2+、NH3+、H2+）。
2021-03-08 physics.plasm-ph
Spatiotemporal dynamics of nanosecond pulsed discharge in the form of a fast ionization wave: self-consistent two-dimensional modeling and comparison with experiments under negative and positive polarity
Laboratory of Plasma Physics (CNRS, Ecole Polytechnique, Univ. Paris-Sud, Observatoire de Paris, Sorbonne Université, l’Institut Polytechnique de Paris), Ecole Polytechnique（等离子体物理实验室（法国国家科学研究中心、巴黎综合理工学院、巴黎南大学、巴黎天文台、索邦大学、巴黎理工学院），巴黎综合理工学院）
本文通过自洽二维建模研究纳秒脉冲放电的时空动力学，对比负正极性实验数据，揭示快速离子化波的特性及等离子体行为。
2025-02-06 physics.app-ph physics.plasm-ph
Investigating the influence of divertor baffles on nitrogen-seeded detachment in TCV with SOLPS-ITER simulations and TCV experiments
本研究使用SOLPS-ITER模拟和TCV实验，探究偏滤器挡板对氮播种脱靶的影响，发现挡板降低靶板热负荷并改变杂质保留，模拟趋势获实验支持，为未来偏滤器升级提供参考。
2024-10-14 physics.plasm-ph
Multi-physics modeling of non-equilibrium phenomena in inductively coupled plasma discharges: Part I. A state-to-state approach
Center for Hypersonics and Entry Systems Studies (CHESS)（高超音速与进入系统研究中心）；Department of Aerospace Engineering（航空航天工程系）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文提出氮等离子体振动-电子态到态模型，采用最大熵粗粒化降阶并与流动方程紧耦合求解，在VKI Plasmatron中揭示了其相对LTE模型的显著非平衡偏差及准稳态布居特征。
2023-10-11 physics.plasm-ph
Characterization of a DC glow discharge in $N_2-H_2$ with electrical measurements and neutral and ion mass spectrometry
本研究通过电学测量和质谱法表征了低气压下N₂-H₂直流辉光放电，发现少量H₂显著影响等离子体特性并生成含氢离子，为泰坦电离层活性物种提供参考。
2024-03-18 physics.plasm-ph
DC-driven positive streamer coronas in airflow
本文对针-板结构中层流对正自脉动流光电晕的影响进行了实验研究。实验是在一个开放的返回风洞中进行的，风速高达30 m/s，垂直于针。实验数据的放电，推断从高分辨率，大样本大小的电流波形的统计特性。的电流脉动的关键属性，即脉冲间的周期，峰值电流，沉积的能量，和脉冲宽度作为风速和施加的直流电压的函数进行了分析。所有参数的离散度随风速的增大而增大。脉动周期的平均值随风速的增大而减小，脉动频率的平均值随风速的增大而增大。每脉动的峰值电流和能量具有减小幅度的一般趋势，但也观察到更高电流、更高能量的流光爆发。在低风速下，拖缆优先在顺风方向上传播，但是随着风速增加，更多的拖缆可以逆风传播。同步成像揭示了拖缆方向和电特性之间的相关性。
2022-04-22 physics.plasm-ph
