Determination of the levitation limits of dust particles within the sheath in complex plasma experiments
通过改变放电功率，在射频等离子体放电中，灰尘颗粒悬浮在通电电极上方不同高度处。从放电室顶部落下的颗粒的轨迹被用来重建作用在颗粒上的垂直电力。由此产生的数据，连同从自洽流体模型的结果，被用来确定在放电中的尘埃颗粒的悬浮下限和近似的高度以上的下电极，其中获得准中性，定位鞘边缘。然后将这些结果与当前的护套模型进行比较。它还表明，在鞘边缘的几个电子德拜长度内悬浮的粒子位于电场的线性增加的部分之外。
2011-12-07 physics.plasm-ph
Effect of two temperature electrons in a collisional magnetized plasma sheath
本文用数值方法研究了双温电子碰撞磁化等离子体的鞘层结构和离子能流。低温电子用麦克斯韦分布描述，高温电子用截断麦克斯韦分布描述。已经观察到，高温电子在鞘层电势以及离子到壁的能量通量中起主要作用。鞘层中碰撞的存在对鞘层的性质具有显著影响。对这类系统的研究有助于理解等离子体表面相互作用。
2019-07-24 physics.plasm-ph
Chaotic to ordered state transition of cathode-sheath instabilities in DC glow discharge plasmas
在圆柱形直流辉光放电等离子体放电的初始阶段，观察到了从混沌态到有序态的转变。最初它显示出混沌行为，但是增加放电电压改变了放电辉光的特性，并且显示出7阶周期$\to$ 5周期$\to$ 3周期$\to$ 1周期的周期减法，即系统通过奇周期减法进入单模。在进一步增加放电电压时，系统经历倍周期，如1周期$\to$ 2周期$\to$ 4周期。在进一步增加电压时，系统进入稳定状态而没有任何振荡。
2006-11-14 nlin.CD physics.plasm-ph
The Model of Gas-Discharge Nonneutral Electron Plasma
考虑了气体放电非中性电子等离子体模型，其中电子密度受二极管不稳定性引起的非线性过程的限制，而不依赖于磁场中的电子输运机制。该模型较好地描述了磁控管几何结构和倒置磁控管几何结构下的电子鞘层特性和放电电流特性，并首次定量描述了阳极不对准对放电电子鞘层的影响。研究了该模型的适用范围以及与其它电子鞘层模型的关系。
2013-11-18 physics.plasm-ph
Generation of focusing ion beams by magnetized electron sheath acceleration
本文首次对激光驱动鞘层离子在千特斯拉水平外加磁场中的加速过程进行了三维粒子模拟。所施加的磁场在与热电子鞘层的随时间演变的磁化相关联的加速过程中产生两个不同的阶段，并且导致具有强烈增强的能量和数量的多个种类的聚焦、磁场定向的离子源。添加磁场的好处在2D模拟中被淡化，这强烈表明在实验相关条件下观察磁场效应的可行性。
2020-01-17 physics.plasm-ph
Two-dimensional PIC-MCC simulations of capacitively coupled radio-frequency discharge in methane
采用PIC-MCC方法模拟了甲烷气体中二维电容耦合射频放电。在50-300 mTorr的压力范围和40-180 V的电压范围内，放电频率为13.56 MHz时获得了结果。电子能量和电子-甲烷反应速率的空间分布表明存在两种放电辉光状态：a）具有活性鞘层，当电子在电极鞘层中是热的而在放电中间是冷的时，因此电子-中性反应强烈地主导鞘层区域; b）具有体积支配，当电子能量更均匀并且反应在所有放电体积中发生时。第二种状态通常在低电压下观察到，随着电压的增加，第二种状态转向第一种状态。此外，还对甲烷等离子体中的化学反应进行了模拟，得到了放电体积内气体混合物的组成。计算结果与已知的实验数据一致。
2004-06-10 physics.plasm-ph
A dynamic analysis of magnetized plasma sheath in a collisionless scenario with ion sources
在本文中，主要关注的是分析在无碰撞条件下控制磁化等离子体鞘层内离子动力学的力的影响。电离效应被认为是在鞘内。磁场在x-z平面内倾斜，并与x轴成一定角度。本文的动机是看到的影响，场强的变化和倾斜角度的变化对鞘内的力场。还计算了粒子速度场的节距长度和节距角，并发现其随倾斜角和磁场强度而变化很大。的洛伦兹力和能量的离子，而向墙壁移动的作用被突出显示。两种不同的离子源之间的比较也已前景。
2017-02-17 physics.plasm-ph
Behaviors of positively charged fine particles in a cross field sheath between magnetized double plasmas
研究了等离子体参数对带电微粒悬浮位置的影响。在水平磁场垂直分隔的不同电势的磁化双等离子体之间的交叉场鞘层中，粒子上的电荷变为正电荷，因为从下部高电势等离子体流动的离子电流超过从上部低电势等离子体穿过磁场的电子电流。通过测量由外部振荡电场驱动的粒子的共振频率，估计粒子上的电荷为10 e ~ 2的量级。粒子悬浮位置的变化可以用电荷的变化来解释。
2004-11-09 physics.plasm-ph
High frequency sheath modulation and higher harmonic generation in a low pressure very high frequency capacitively coupled plasma excited by sawtooth waveform
采用粒子模拟方法研究了锯齿波激励下低压甚高频电容耦合等离子体（CCP）的放电不对称性、高次谐波产生和电子加热机制.两个电流密度，50 A/m2和100 A/m2被选择用于在氩等离子体中的5 mTorr的恒定气压。驱动频率从13.56 MHz变化到54.24 MHz。在较低的驱动频率下，观察到接地电极处瞬时鞘边缘位置的高频调制。这些高频振荡在鞘层边缘附近产生多个电离束状结构，其驱动放电中的等离子体密度，并且在较低驱动频率下负责放电/电离不对称性。相反地，电极电压显示在较高驱动频率下的高次谐波产生，并且在体等离子体中观察到相应的电场瞬变。在较低的驱动频率下，电子加热是最大的鞘层边缘附近的电子冷却等离子体块内，然而，交替加热和冷却，即突发状结构，在较高的驱动频率下获得。这些结果表明，在这些放电中的电子加热将无法准确地描述简单的分析模型。
2020-07-19 physics.plasm-ph
On the Role of Metastable States in Low Pressure Oxygen Discharges
我们使用一维面向对象的粒子在细胞的蒙特卡罗碰撞代码{ \tt oopd 1}，探讨在10 - 200 mTorr的压力范围内的电容耦合氧放电中的电子加热机制的时空演变。在鞘层膨胀阶段，电子加热在鞘层附近最为显著。我们探讨了如何包括和排除由单重态亚稳态O $_2$（a $^1 Δ_{\rm g}$）和O $_2$（b $^1Σ_{\rm g}^+$）的脱离影响的加热机制，有效电子温度和电负性，在氧放电。我们证明，分离过程有一个显着的影响放电性能，特别是对于较高的压力。在10 mTorr时，时间平均的电子加热主要表现为等离子体块体（电负性核心）中的欧姆加热，并且在更高的压力下，等离子体块体中没有欧姆加热，即鞘层区域中的电子加热占主导地位。
2016-12-15 physics.plasm-ph
On the self-excitation mechanisms of Plasma Series Resonance oscillations in single- and multi-frequency capacitive discharges
等离子体串联谐振（PSR）振荡的自激是低压容性射频（RF）放电电流的一个显著特征。这种共振导致鞘层中电荷的高频振荡，并增强了电子加热。到目前为止，这种现象只在不对称放电中观察到。在那里，电压平衡的非线性，这是必要的频率以上的应用频率的共振振荡的自激，主要是由二次贡献的等离子体鞘的电荷-电压关系。使用PIC/MCC模拟单频和多频电容放电和等效电路模型，我们证明了其他机制，如立方贡献的电荷-电压关系的等离子体鞘层和时间依赖的体电子等离子体频率可以导致PSR振荡的自激，以及。这些机制在以前的模型中被忽略了，但对于对称或弱不对称放电中电流的理论描述是重要的。
2016-02-10 physics.plasm-ph
Investigation of Vortex Structures in Gas-Discharge Nonneutral Electron Plasma: III. Pulse Ejection of Electrons at the Formation and Radial Oscillations of Vortex Structure
本文介绍了气体放电非中性电子等离子体中电子喷射形成涡旋结构和径向振荡的实验研究结果。电子以脉冲的形式从涡旋结构和电子鞘的邻近区域注入，脉冲的持续时间和周期性由该结构的演化和动力学过程决定。脉冲喷射的电子被认为是可能的机制。分析了放电电子鞘层中的电子喷射对其他过程的影响。
2015-08-17 physics.plasm-ph
A Nonlinear Two-Sheath Circuit Model for Low-Pressure Symmetric and Asymmetric Capacitively Coupled Radio-Frequency Plasmas
Ruhr University Bochum（鲁尔大学波鸿分校）
本文提出非线性双鞘层电路模型，统一描述对称与不对称低压电容耦合射频等离子体，揭示不对称性增强谐波与串联共振振荡的机理。
2026-10-02 physics.plasm-ph
Kinetic Simulation of He radio frequency capacitive coupled plasma
本文利用Particle-in-Cell程序模拟He射频容性耦合等离子体，揭示驱动频率、幅值与相移对鞘层、粒子能量角分布及放电特性的调控作用。
2023-09-28 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
The possibility of a Hall thruster operation in the absence of the anode sheath
本文提出了一种确定陶瓷通道霍尔推力器准一维稳态模型边界条件的方法。对于一个给定的质量流率和磁场轮廓的施加条件的一个平滑的声波过渡唯一地确定在阳极等离子体密度。放电电压决定了阳极鞘层的结构，从而决定了阳极处的电子和离子速度。这些参数似乎足以构造具有给定温度分布的解。结果表明，通过选择合适的电子迁移率和温度分布，可以实现模拟和实验结果之间的良好相关性。从理论上研究了在放电电压、中性粒子进入速度和通道长度等较宽输入参数范围内电极鞘层的结构，并讨论了实现无鞘层工作机制的可能性。
2002-05-11 physics.plasm-ph
Evolution of Ion Wake Characteristics with Experimental Conditions
在气体放电等离子体的鞘层中可以形成二维微粒晶体。来自本体等离子体的离子在鞘层电场中加速，流过颗粒，在颗粒下游产生正离子尾流。离子尾流和相邻晶粒之间的相互作用在振荡模式之间产生额外的耦合，并且可以触发模式耦合不稳定性（MCI）。最近的实验表明，在一个固定的放电功率有阈值压力高于和低于该单层总是结晶或熔化，分别。熔融是由于MCI被触发在晶体单层，而结晶是由于MCI的抑制中性阻尼的流体单层。放电参数和离子尾流特性之间的关系是未知的。一个分子动力学模拟的离子动力学和尘埃充电是用来自洽地确定不同的实验条件下的尘埃电荷和离子尾流特性。结果表明，离子尾流与放电气压有很强的依赖关系，而受放电功率的影响不大。
2022-10-06 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Unveiling the role of dielectric trap states on capacitively coupled radio-frequency plasma discharge: dynamic charging behaviors
从理论和Particleincell/MonteCarlo碰撞模拟两方面研究了介质边界材料中电荷陷阱态对电容耦合射频等离子体放电的影响。研究发现，壁材料的陷阱态主要通过改变固体边界内积累的动态表面电荷引起的离子感生次级电子发射（SEE）系数来控制放电特性。首先建立了一个考虑表面荷电的综合SEE模型，该模型综合考虑了价带电子分布、电子陷阱密度以及通过俄歇中和和去激发捕获的电荷。理论分析揭示了陷阱态对鞘层溶液、稳定性、等离子体密度和温度、粒子和功率平衡等的影响。模拟结果表明，随着电荷相关发射系数的增加，平均射频鞘层电势降低。随着气体压力的增加，观察到的位移的最大电离率从体等离子体中心的等离子体鞘层界面，这也是由陷阱状态的电极材料的位移发生在一个较低的压力与陷阱考虑。此外，电荷陷阱有助于产生几何对称结构的非对称等离子体放电，这种效应在γ模放电中更为明显。
2021-01-09 physics.plasm-ph
Discharge properties of a magnetized cylindrical capacitively coupled plasma discharge
本研究针对同轴圆柱间磁化圆柱形电容耦合等离子体放电特性，搭建自研电路与射频补偿朗缪尔探针，用二次谐波技术测EEDF并评估射频电子磁化的体加热效应，结合氩气放电平衡方程验证外磁场对等离子体特性的提升作用。
2024-12-11 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
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
An enhanced operating regime for high frequency capacitive discharges
我们报告存在一个增强的操作制度的高频，低压电容耦合等离子体（CCP）放电中存在的弱磁场施加平行于电极。我们的PIC-MCC模拟表明，等离子体密度和离子通量值表现出尖锐的峰值时，电子回旋频率等于所施加的RF频率的一半。负责这种行为的物理机制被追踪到电极鞘边缘的振荡运动和由该鞘反射的一组电子的运动之间的同步。这些电子获得大量的能量，导致伴随的更高的电离，导致离子通量的峰值。我们的理论研究结果应该是很容易验证的实验在当今的CCP设备，可以提供有用的指导方针，提高CCP设备的操作性能在工业应用中。
2020-12-04 physics.plasm-ph
Kinetic simulation of the sheath dynamics in the intermediate radio-frequency regime
本文研究了中等射频范围内的时间调制等离子体边界鞘层的动力学，其中所施加的射频和离子等离子体频率是可比的。采用两种动力学模拟程序，并对它们的结果进行了比较。第一个代码是一个众所周知的计划，粒子在细胞与蒙特卡罗碰撞（PIC/MCC）的实现，并模拟整个放电，一个平面的射频电容耦合等离子体（RF-CCP）与一个额外的加热源。第二个代码是基于最近公布的计划Ensemble-in-Spacetime（EST），它只解决鞘层，并需要时间分辨的电压和离子通量进入鞘层作为输入。离子惯性导致鞘层电荷-电压关系的时间不对称性（滞后），也发现其他离子渡越时间effects.这两个代码是在很好的协议，无论是相对于鞘层的空间和时间动态，相对于在电极上的离子能量分布。它的结论是，EST计划可以作为一个有效的后处理器流体或全球模拟和测量：它可以快速，准确地计算离子分布函数，即使没有真正的动力学信息。
2013-05-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Behavior of test particles in the plasma sheath upon local bias and plasma switching
通过电力平衡重力，微粒可以被限制在适当偏置的局部电极上方的等离子体鞘中。它们的位置取决于等离子体鞘的详细结构和微粒在周围等离子体中获得的电荷，偏压开关实验揭示了微粒子的电荷和平衡位置如何随着鞘层的改变而改变条件我们观察到类似的粒子行为也在余辉的放电电极上的持续偏置电压：阻尼振荡到一个新的平衡或（加速）下降，根据偏压。
2010-10-14 physics.plasm-ph
Coherent high-frequency axial oscillations in a partially magnetized direct current magnetron discharge
本文研究直流磁控管放电氖等离子体中的高频轴向振荡，发现低电流下60 MHz相干涨落及高电流下5-10 MHz次级模式，并用低混杂波理论和湍流逆级联过程解释其机制。
2024-05-03 physics.plasm-ph
Formation mechanism of the rotating spoke in partially magnetized plasmas
旋转辐条通常发生在部分磁化的等离子体装置中。本文采用二维径向-方位角粒子模拟/Monte Carlo方法研究了磁增强空心阴极弧放电中m=1旋转轮辐模形成的驱动机制。我们发现，形成的轮辐电位驼峰区域可以解释为由于低杂波型不稳定性演变到长波长区的正阳极鞘崩溃的结果。结果表明，在非中性阳极鞘层中的初始短波长不稳定性经历了一系列的大尺度模式的过渡。在低混杂不稳定性的双流体线性理论中考虑了鞘层非中性对不稳定性的影响。在线性阶段和非线性演化的理论预测的不稳定模式是在粒子模拟中开发的起伏模式符合得很好。
2022-02-14 physics.plasm-ph
Resonantly Driven Electron Bernstein Waves in Magnetized Low-Pressure Capacitive Discharges
School of Physical Sciences, UM-DAE Centre for Excellence in Basic Sciences, University of Mumbai（孟买大学物理科学学院，UM-DAE基础科学卓越中心）；Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴哈国家研究所）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
研究在弱磁化条件下电容耦合等离子体放电的物理机制，发现电子伯恩斯坦波在等离子体本体中传播，并通过粒子-细胞蒙特卡洛碰撞模拟分析其机制。
2026-05-19 physics.plasm-ph
Scaling Law for Discharges in Z pinch Devices
本研究针对Z箍缩装置放电现象，补充雪犁模型中被忽略的向外力项（源于电流鞘包裹气体动压），推导内能和温度计算公式，得出气体温度与实验装置能量及空间跨度的标度律。
2025-02-12 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
Transport control of dust particles via the Electrical Asymmetry Effect: experiment, simulation, and modeling
电容耦合射频放电中微米级尘埃粒子空间分布的控制对于研究和应用都是相关的。通常，等离子体中的灰尘颗粒形成位于邻近底部电极的鞘边缘处的层。这里，讨论了通过应用特定激励波形（即，两个连续谐波）来操纵该分布的方法。调谐两个谐波之间的相位角θ允许通过电不对称效应（EAE）来调节放电对称性。绝热（连续）相移使尘埃粒子处于靠近下鞘边缘的平衡位置。它们的悬浮可以与电场分布相关。通过施加一个突然的相移的尘埃粒子之间的两个鞘通过等离子体体块和部分驻留在靠近上鞘边缘的平衡位置运输。因此，在散装区域的电位分布探测的尘埃粒子等离子体特性提供间接的信息。通过分析模型理解相应的运动，显示优化这种鞘到鞘运输的限制和可能的方法。根据直流自偏压的变化提供的运输的分类，并讨论了压力的依赖性。
2013-05-24 physics.plasm-ph
Effect of collisions on the plasma sheath in the presence of an inhomogeneous magnetic field
本文研究了低压磁化等离子体鞘层性质对非均匀磁场中离子-中性粒子碰撞的依赖性。考虑了自洽的一维双流体水动力学模型，并对方程组进行了数值求解。研究表明，等离子体鞘层的宽度扩大和空间电荷增加的碰撞。离子与中性粒子的碰撞和不均匀的磁场限制了离子向表面的运动。通过选择合适的磁场配置和离子-中性碰撞频率，可以控制离子向壁的运动。同时还对两种不同磁场配置进行了比较，以区分现场常见的情况。这项研究的结果应该有助于理解等离子体约束和等离子体处理材料中离子的复杂动力学。此外，目前的工作旨在建立一个框架，磁化等离子体的任何任意磁场配置文件的双流体建模。这里提供的分析应作为今后在相关领域开展工作的基础。
2021-05-01 physics.plasm-ph
Flux and energy asymmetry in a low pressure capacitively coupled plasma discharge excited by sawtooth-like waveform -- a harmonic study
本研究通过粒子模拟探究锯齿波形谐波数量对无碰撞低压CCP放电不对称性的影响，发现谐波数调控可改变鞘层对称性与离子能量不对称性，但不产生离子通量不对称性，为等离子体加工调控提供参考。
2023-02-05 physics.plasm-ph
The magnetized dusty plasma discharge : negative and positive space charge modes
本文分析了尘埃等离子体中跨越磁场的放电结构。尘埃大颗粒带负电，但由于质量大而未被磁化。电子是高度磁化的，离子具有中等磁化强度。这导致不同物质在磁场上的不同传输速率。根据磁场的大小和不同物质上的相对电荷，尘埃颗粒可能是主要的电流载体。然后，电极附近的空间电荷云将由不同物质的相对迁移率确定。放电可以以两种模式中的一种模式操作，即以强阴极下降为特征的正空间电荷（PSC）模式和以宽阳极下降为特征的负空间电荷（NSC）模式。尘埃粒子特有的特征也可以在放电结构中发挥作用，例如颗粒上的可变平衡电荷，取决于局部电位和物种温度，重力对颗粒动力学的影响，以及颗粒的充电速率。尘埃颗粒也可以形成一种有序的结构，即尘埃等离子体晶体。不同种类的流体模型被用来计算所产生的放电的结构，将上述效果。从PSC模式的过渡到NSC模式的磁场，压力和灰尘的性质是不同的。
2004-11-11 physics.plasm-ph
Vertical pairing of identical particles suspended in the plasma sheath
实验结果表明，垂直配对的两个相同的微球悬浮在鞘的射频（rf）放电在低气压（几帕），出现在一个明确定义的不稳定阈值的射频功率。这种转变是可逆的，但在第二阶段具有显著的滞后。一个简单的模型，它使用测得的微球共振频率，并考虑到除了库仑之间的相互作用带负电荷的微球也与正离子尾流电荷的相互作用，似乎解释不稳定阈值相当好。
2001-04-20 nlin.CD physics.plasm-ph
Nonlinear Power Absorption in CCRF Discharges: Transition from Symmetric to Asymmetric Configurations
本研究通过1d3v粒子模拟分析几何不对称性对CCRF放电电子功率吸收的影响，发现非对称构型中鞘层膨胀引发电子束加速和等离子体串联共振，增强非线性功率吸收，而对称构型能量传递更平衡，表明放电几何是反应堆设计的关键参数。
2025-04-28 physics.plasm-ph
Ion energy and angular distributions in low-pressure capacitive oxygen RF discharges driven by tailored voltage waveforms
我们调查的能量和角分布的离子到达电极在低压，电容耦合氧气射频放电。这些分布，以及独立控制的离子通量和离子能量的可能性进行了分析，为不同类型的激励：单和经典的双频，以及山谷和锯齿型波形。这些研究是基于动力学，基于粒子的模拟，揭示了这些放电的物理细节。条件涵盖弱碰撞高度碰撞域的离子传输通过电极鞘。分析模型也适用于了解的能量和角分布函数的功能。
2018-09-18 physics.plasm-ph
Comparative Study of the Surface Potential of Magnetic and Non-magnetic Spherical Objects in a Magnetized RF Discharge Plasma
我们报告的时间平均表面浮动电位的磁性和非磁性球形探头（或大灰尘颗粒）浸没在磁化电容耦合放电测量。在这项研究中，球形探针的尺寸取大于德拜长度。球形探针的表面电势首先增加，即在低磁场（B $<$ 0.05 T）下变得更负，达到最大值，并且随着磁场强度（B $>$ 0.05 T）的进一步增加而减小。在B场存在下，表面电势的变化率主要取决于背景等离子体和物体的材料类型。结果表明，磁性球的表面电位比非磁性球探头更高（更负）。因此，在磁化等离子体中，较小的磁性球比较大的非磁性球在其表面上收集更多的负电荷。不同尺寸的球形探针具有几乎相同的表面电位以上的阈值磁场（B $>$ 0.03 T），暗示了较小的作用的大小依赖于球形物体的表面电位。球形探针的表面电势的变化是基于在外部磁场的存在下由于电荷限制和交叉场扩散而对其表面的收集电流的修改来理解的。
2020-08-21 physics.plasm-ph
Sheath effects with thermal electrons on the resonance frequency of a DC-biased hairpin probe
本研究针对发夹探针鞘层介电常数等同真空的假设偏差问题，探究电子温度对直流偏置发夹探针鞘层介电及共振频率特性的影响，发现电子温度主导频率曲线形态，且峰展宽现象获实验验证。
2024-06-19 physics.plasm-ph
Ionization by bulk heating of electrons in capacitive radio frequency atmospheric pressure microplasmas
采用Particle in Cell模拟和半解析模型研究了氦气中大气压下电容耦合射频微等离子体的电子加热和电离动力学。在RF周期内的不同时间观察到由于高体积电场导致的等离子体体积中的电子和电离的强烈加热。基于该模型，确定了该电场是由大气压下高电子-中性粒子碰撞频率导致的低电导率引起的漂移场。因此，在这种“Ω模式”中，电离主要由欧姆加热引起。驱动电压幅值影响最强体电场和电离的相位。在高振幅下，等离子体密度高，使得鞘层阻抗与体电阻相当。因此，电压和电流约为45 °异相，在鞘膨胀期间观察到最大电离，在鞘边缘处具有局部最大值。在低驱动电压下，等离子体密度低并且放电变得更具电阻性，导致约4 °的较小相移。因此，最大电离发生在RF周期内的后期，在放电中心具有最大值。显着的类比电负性低压宏观放电中的漂移双极模式下工作，其中类似的机制引起的高电负性，而不是高碰撞频率已被确定。
2013-05-31 physics.plasm-ph
Particle dynamics in deposition of porous films with a pulsed radio-frequency atmospheric pressure glow discharge
在等离子体中生长的纳米颗粒被用来可视化在脉冲射频（rf）大气压辉光放电中的薄膜沉积过程。调制等离子体使得成功制备多孔TiO2薄膜成为可能。我们研究了在等离子体阶段的鞘层中的粒子的捕获，并将其与数值模拟进行比较。在等离子体关断阶段，粒子被残余离子产生的电场驱动到基底上，导致多孔TiO 2膜的形成。使用视频显微镜，在最基本的“动力学”水平上揭示了整个过程中粒子的集体动力学。
2019-03-22 physics.plasm-ph
The effect of ambipolar electric fields on the electron heating in capacitive RF plasmas
我们调查的电子加热动力学正电氩和氦电容耦合RF放电驱动在13.56 MHz的粒子在细胞模拟和分析模型。该模型允许计算电极鞘外的电场，在射频周期内解析空间和时间。电子被发现被加热的强双极电场外的鞘层膨胀的阶段，除了经典的鞘层膨胀加热。通过跟踪单个电子，我们还表明，电离主要是由电子碰撞与扩大鞘边缘多次在一个阶段的鞘膨胀由于背散射向鞘碰撞。需要在鞘膨胀的一个阶段期间这些不同加热事件的协同组合来将电子加速到高于电离阈值的能量。鞘外的双极电场被发现是时间调制的，由于时间调制的电子平均能量所造成的鞘膨胀加热的存在下，只有在一个给定的电极的RF周期的一半。这种时间调制导致在鞘层外的高电场区域内的电子在时间平均上加热多于冷却。如果在护套塌陷期间存在电场反转，则该时间调制以及因此护套膨胀和塌陷的阶段之间的不对称性将被增强。我们建议，双极电子加热应包括在模型中描述的电容RF等离子体中的电子加热。
2016-02-04 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
The effect of the driving frequency on the confinement of beam electrons and plasma density in low pressure capacitive discharges
采用Particle in Cell/Monte Carlo碰撞模拟和解析模型，研究了在几Pa的低压下工作的电容式射频氩等离子体中，改变驱动频率对等离子体密度和电子动力学的影响。与先前的假设相反，在这种非局部无碰撞的情况下，等离子体密度不遵循对驱动频率的二次依赖。相反，观察到在不同的驱动频率下的阶梯状增加。基于分析的功率平衡模型，结合电子动力学的详细分析，密度跳跃被发现是由电子加热模式从经典的$α$模式转变成低密度谐振加热模式，其特征在于在每个电极每个鞘层膨胀阶段产生两个高能电子束。这些电子束在没有碰撞的情况下通过主体传播，并与相对的鞘层相互作用。在低密度模式中，发现第二束在其塌陷期间撞击相对鞘。因此，大量的高能电子在电极处损失，导致与在较高驱动频率下观察到的经典$α$模式相比，束电子的约束较差。基于分析模型，这种调制的约束质量和相关的调制的能量损失的每电子在电极上被证明是导致等离子体密度的阶梯状变化。根据模拟结果分析了电极间隙、中性气体压力、电极的电子粘附系数和次级电子发射系数的变化对等离子体密度阶梯状增加的影响。
2015-01-29 physics.plasm-ph
The effect of thermophoresis on the discharge parameters in complex plasma experiments
热泳是复杂等离子体实验中常用的一种手段。与其他实验工具相比，通常陈述的好处之一是由热泳引起的变化既不直接依赖于也不直接影响等离子体参数。从电子数据，等离子体发射曲线的鞘，和朗缪尔探针数据在等离子体散装，我们得出结论，这一假设并不成立。还观察到了氩等离子体对尘埃粒子悬浮的重要影响。等离子体参数变化背后的原因似乎是中性原子密度的变化伴随着气体温度的升高，而在恒定压力下运行。
2010-10-20 physics.plasm-ph
Investigating Instabilities in Magnetized Low-pressure Capacitively-Coupled RF Plasma using Particle-in-Cell (PIC) Simulations
本研究通过PIC模拟发现低压磁化CCP等离子体随磁场强度呈现三种行为状态，明确了状态间磁场阈值的影响因素，为半导体工艺中无不稳定运行的磁场上限提供指导。
2024-06-21 physics.plasm-ph
Numerical code SELFAS-3 and electrodynamic aggregation of magnetized nanodust
介绍了并行数值程序SELFAS-3的原理。该代码修改了以前版本的代码，以使在基本块的多体系统中的电动聚集的并行计算成为可能，所述基本块被视为强磁化细棒（即，一维静态磁偶极子），具有导电性和静态电荷，用其自身的静态等离子体鞘屏蔽。聚合模型包括电流动力学在一个复杂的演变网络来描述外部和内部的电短路的过程。该代码使以下状态之间的过渡的连续建模：随机位于合奏的孤立的基本块;电流携带的导电系统;重构导电网络的趋势，朝着分形骨架结构。后一种趋势被示出为在（i）存在等离子体电流细丝的情况下在偏置电极之间的均匀随机系综和（ii）具有沿着细丝的捕获的磁通量的不均匀分布的直的线性纳米粉尘细丝周围的随机系综中产生更大的磁偶极子。
2010-01-13 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Electron power absorption dynamics in a low pressure radio frequency driven capacitively coupled discharge in oxygen
我们使用的一维面向对象的粒子在细胞的Monte Carlo碰撞代码oopd1探索的属性和起源的电场和电子功率吸收等离子体散装内的电容耦合氧气放电操作在10和100毫托的间隙距离为45毫米。考虑玻尔兹曼方程的矩量，研究了三个不同时间片上的电场特性以及时间平均的电场特性。在这些操作压力下，电子功率吸收明显不同。在不同的时间步长的电场的最相关的贡献来自压力项，双极和电子温度梯度项，以及欧姆项。这同样适用于电子功率吸收。在10和100 mTorr下，对电子功率吸收的相对欧姆贡献保持大致相同，而双极项对功率吸收有贡献，温度梯度项对100 mTorr下的电子冷却有贡献，而相反的情况在10 mTorr下适用。在100 mTorr的放电是弱电负性的，并且电子功率吸收主要是由于鞘层膨胀，而在10 mTorr的放电是强电负性的，并且电子功率吸收主要发生在电负性核心内，并且漂移双极模式占主导地位。计算值和模拟之间的协议是良好的电场和电子功率吸收的等离子体体内，并在塌陷鞘层区域的所有情况下考虑。
2021-02-05 physics.plasm-ph
Simulation Studies of Resonant Excitation of Electron Bernstein Waves in Capacitive Discharges
School of Physical Sciences, UM-DAE Centre for Excellence in Basic Sciences, University of Mumbai（孟买大学基础科学卓越中心物理学院）；Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
本研究通过模拟探讨了弱磁场条件下等离子体电容放电中电子伯恩斯坦波的共振激发现象，揭示了磁场强度变化对放电对称性及电子伯恩斯坦波传播的影响。
2026-05-19 physics.plasm-ph
Dynamic percolation of electric conductivity and a trend towards fractal skeletal structuring in a random ensemble of magnetized nanodust
对磁化纳米尘的随机系综进行电动聚集的数值模拟，将其视为强磁化细棒的多体系统（即，一维静态磁偶极子），其具有导电性和静态电荷，用其自身的静态等离子体鞘屏蔽。从一个合奏的随机位于基本块和偏置电极之间的电短路的准线性细丝的自组装被示出支持的块在外部磁场中的对齐。短路时间的统计分析可以跟踪的动态渗流的电导率和示出的体积分数的渗流阈值的降低，与所观察到的液体和聚合物复合材料中的碳纳米管的渗流。模拟短路阶段的演变继续跟踪捏的电流丝的动态显示所有的磁和电的丝网络机制的相互作用。一个分形骨架结构（即，在一个更大的长度尺度上重复原来的基本块）的趋势说明了一个更大的磁偶极子的产生的证据。
2009-01-13 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Interplay of transitions between oscillations with emergence of fireballs and quantification of phase coherence, scaling index in a magnetized glow discharge plasma of toroidal assembly
在SINP托卡马克环形真空室中观测到辉光放电等离子体中浮动电位涨落跃迁的相互作用。随着垂直磁场和环形磁场强度的变化，观察到规则和反向弛豫振荡以及正弦振荡，弛豫振荡的慢和快的时间尺度在高值的垂直磁场强度下反转其性质。然而，对于较小的值的环形磁场的转变遵循松弛$\rightarrow$混沌振荡与混沌性质占主导地位的较高值的环形磁场。本文研究了在垂直场、环向场以及在不同强度的固定环向场（混合场）下垂直场增大的作用下，伴随阳极火球动力学的演化。对每种情况下的相位相干指数进行了估计，以检验有限非线性相互作用的证据。一个全面的研究发现，火球的动力学与相位相干指数的值。该指数被发现采取最大值的情况下，环形，混合场时存在的功率/能量集中在一个大的区域的频带。使用去趋势波动分析（DFA）通过估计标度指数的标度区域的详细研究已经进行了增加值的放电电压，垂直，环形以及混合场（环形加垂直）。研究了在较高的环向混合场值下阳极辉光的持久长程行为，而增加DV，垂直磁场导致标度指数大于1的完全相关动力学
2017-04-05 physics.plasm-ph
Investigation of glow discharge plasma energy distribution using a gridded energy analyzer considering plasma-facing materials related processes
Amirkabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学）
本研究通过格栅能量分析仪研究直流等离子体放电中离子的能量分布，发现不同离子组处于局部热平衡状态。
2025-11-29 physics.plasm-ph
Spatial proximity effects on the excitation of Sheath RF Voltages by evanescent Slow Waves in the Ion Cyclotron Range of Frequencies
从理论上研究了鞘层射频振荡与离子回旋波发射器发射的近射频平行电场E//空间结构的关系。我们使用一个简单的模型，慢波（SW）的倏逝耦合直流（DC）等离子体偏置通过鞘边界条件在一个三维平行六面体填充均匀的冷磁化等离子体。在一个“宽鞘”渐近制度，有效的大幅度近RF场，RF部分的这个简单的RF+DC模型变成线性的：鞘振荡电压VRF在开放的场线边界可以重新表示为线性组合的个人贡献的每个发射点在输入场地图。SW倏逝使个人的贡献都较大的波发射点位于更接近鞘壁。|VRF|随发射点/鞘极向距离的衰减涉及到SW的横向消逝长度和侧边界的径向突出深度。|VRF|随发射极/鞘层平行距离的衰减被量化为平行SW倏逝长度和开放磁场线的平行连接长度的函数。对于现实的几何形状和目标SOL等离子体，极向衰减发生在几厘米。发现|VRF|的典型平行衰减长度小于IC天线平行延伸。因此，IC天线侧限制器处的振荡鞘电压主要对这些限制器附近的有源或无源导电元件的E//发射敏感，如最近的实验观察所示。平行邻近效应也可以解释为什么鞘振荡坚持反对称带环形相位，尽管辐射场地图的平行反对称。他们最终可以证明目前试图减少天线盒附近感应的射频场，以衰减其附近的鞘层振荡。
2017-01-11 physics.plasm-ph
A Minimal Self-Consistent Model for the Nonlinear Dynamics of Asymmetric Capacitively Coupled Radio-Frequency Plasmas
Ruhr University Bochum（鲁尔大学波鸿分校）
本文提出一个最小自洽集总模型，耦合射频电路与等离子体平衡，再现非线性谐波与等离子体串联共振，并关联电压、功率和密度变化。
2026-09-09 physics.plasm-ph
