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
Investigation of positive and negative modes of nanosecond pulsed discharge in water and electrostriction model of initiation
本文研究了水中纳秒级脉冲放电的发展过程，研究了正负极性脉冲在浸没针-板电极上的应用。光学诊断用于研究这些放电的两个主要方面：起始阶段和发展阶段。利用上升时间为4 ns、持续时间为10 ns、下降时间为5 ns、电压为24 kV的纳秒脉冲，在曲率半径为25 μ m的钨针和铜板之间的1.5 mm间隙中点燃放电。快速ICCD成像用于追踪在对针电极施加正脉冲和负脉冲的变化的施加脉冲幅度上的放电发展。放电的进展被发现类似的气体中的长间隙中的放电，在结构和发展。通过纹影透射成像研究了更重要的引发阶段。电极的尖端附近的区域进行了调查轻微下击穿条件，并观察到在所施加的脉冲的持续时间的液体的折射率和密度的变化。尝试解释的结果的基础上的放电启动的电致伸缩模型。
2013-06-06 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
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
The inception of pulsed discharges in air: simulations in background fields above and below breakdown
我们调查放电起始在空气中，在均匀的背景电场以上和以下的击穿阈值。我们进行3D粒子模拟，其中包括一个自然水平的背景电离的形式，积极和O $_{2}^-$离子。当电场上升到高于击穿和脱离阈值时，电子可以从O $_{2}^-$脱离并开始电离雪崩，这在空气中是相似的。这些雪崩一起创建一个大的放电，在许多流体模拟中发现的“双头”飘带。另一方面，在低于击穿的背景场中，必须有某种东西充分增强场，以形成流光。我们使用一个强电离种子的电子和正离子，我们观察到的增长，积极流光。未观察到负流光。击穿以下，电子脱离的列入并没有改变结果太多，我们观察到类似的放电发展，在流体模拟。
2014-05-28 physics.plasm-ph
Effect of Generation of Charged Particles Fluxes by Pulsed Gas Discharge
本文描述了在气体放电中产生的电子和离子通量的影响，特别是在雷暴期间观察到的“蓝色喷流”和“精灵”的出现。描述了模拟这些现象的实验设备。本文论证了在直线气体放电中产生强流电子和离子流的可能性。
2014-09-11 physics.ao-ph physics.plasm-ph
The Backward Problem in Plasma-Assisted Combustion: Experiments of Nanosecond Pulsed Discharges Driven by Flames
本文针对等离子体辅助燃烧中研究较少的反向问题，通过层级化分析结合多组实验，阐明了非均匀燃烧环境对纳秒脉冲放电特性的影响及正反问题的强耦合关系，为非定常燃烧等离子体辅助应用提供了实验依据。
2023-06-08 physics.plasm-ph
The role of vibrational temperature variations in a pulsed dielectric barrier discharge plasma device
介质阻挡放电（DBD）等离子体的使用已经成为进行表面处理的实用方式，并且人们寻求以更有效的方式进行表面处理，这需要控制等离子体参数，如旋转和振动温度（T_rot和T_vib）。由于大气压等离子体射流的T_vib是与表面处理的改进相关的重要参数，在这项工作中，分析了两种方法来增加DBD等离子体中的T_vib值。其中一种方法是减小DBD反应器的出口尺寸，另一种方法是改变气体流量。对这两种情况下导致振动温度升高的原因进行了解释。
2018-11-30 physics.plasm-ph
Kinetic development of low-temperature propane oxidation in a repetitively-pulsed nanosecond discharge
本文利用纳秒毛细管放电和介质阻挡放电结合同步辐射光电离质谱研究等离子体辅助丙烷低温氧化动力学，更新了关键反应速率常数并显著提升模型预测精度，发现丙烷氧化过程主要受总沉积能量控制，而与放电类型和单脉冲沉积能量关系不大。
2024-08-06 physics.plasm-ph
Negative-polarity nanosecond-pulsed cryogenic plasma in liquid nitrogen
本文通过成像与光谱测量研究液氮中负极性纳秒脉冲放电，发现电场约5 MV cm⁻¹时由微弱辉光转变为液内流注，并揭示正负极性流注在低温液内等离子体中具有相似性。
2024-06-04 physics.plasm-ph
Discharge dynamics in a cylindrical SDBD prototype reactor under ns-pulsed and sinusoidal AC operation
本文开发了一种圆柱形SDBD原型反应器，通过将接地电极浸入变压器油抑制寄生放电，对比研究了纳秒脉冲与正弦交流驱动下的放电电学特性和时空动力学，发现纳秒脉冲放电具有更高的可重复性和时空分辨率，适用于流动控制、生物医学和农业等应用的基础研究。
2025-06-05 physics.plasm-ph
CH$_4$ reforming with CO$_2$ in a nanosecond pulsed discharge. The importance of the pulse sequence
等离子体干重整反应的甲烷与二氧化碳的研究在纳秒重复脉冲放电，一种类型的等离子体，提供了一个最高的非平衡和性能特性。该实验的目的是检查在相同的等离子体能量下改变高压脉冲序列的效果。我们发现，当连续的脉冲是接近500 $\rm μ$ s，一个记忆为主的制度逐渐发展，影响随后的击穿事件。结果，实现了更高的反应物转化率和更有效地使用注入放电等离子体的能量。
2021-05-05 physics.chem-ph 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
Microsecond resolved electron density measurements with a hairpin resonator probe in a pulsed ICP discharge
在脉冲RF放电的时间分辨的电子密度测量示出使用发夹谐振探针，使用低成本的电子，与正常的朗缪尔探针boxcar模式操作。时间分辨率小于1微秒。信号发生器产生所施加的微波频率;反射波形通过定向耦合器并过滤以去除RF分量。该信号用混频器外差并由示波器读取。在脉冲期间的某些点处，等离子体密度使得所施加的频率与探针/等离子体系统的谐振频率相同，从而在反射信号中产生下降。所施加的微波频率在频率矩形波串程序中以小增量移动，以确定作为时间函数的密度。该系统使用接地探头来产生低成本、高保真度和高度可重复的电子密度测量，可以在恶劣的化学环境中工作。测量是在一个电感耦合系统，由一个单一的频率脉冲发生器驱动，在13.56 MHz的驱动，并进行比较，从文献中的结果。
2017-02-07 physics.plasm-ph
Experimental Study of a Low-Voltage Pulsed Plasma Thruster for Nanosatellites
本文设计、制造了一台同轴脉冲等离子体推力器，并进行了试验研究。该设计证实了PPT在放电电流水平为10.4kA的放电等离子体上的100至200 V的显著降低的放电电压下的操作，类似于磁等离子体动力学电弧。PPT阴极在宽范围的压力下用ICCD照相机成像，并且照片表明在较高压力下“无斑点”的扩散电弧附着到阴极，并且在较低压力下出现常规阴极斑点。阴极腐蚀速率测量支持在较高压力下“无斑点”操作的结论和在较低压力下阴极斑点的存在（在4托和3.5e-5托下分别测量到16.194 ug/C和40.785 ug/C的腐蚀速率）。
2022-12-04 physics.plasm-ph
High-Pressure CO$_2$ Dissociation with Nanosecond Pulsed Discharges
在高压间歇反应器中研究了纳秒重复脉冲放电（NRP）对CO $_2$转化为CO的效率。在高达12巴的压力下获得稳定的放电。CO $_2$裂解的副产物用气相色谱法测定。能量效率针对处理时间、脉冲能量和填充压力的范围来确定。发现能量效率约为20%，并且仅对等离子体操作参数弱敏感，即，CO $_2$转化的程度几乎线性地依赖于比能量输入。转换率高达14%，能源效率为23%。对于长的处理时间，观察到效率下降，由于重组反应的重要性增加，如宏观动力学机制所述。被认为在纳秒脉冲放电中发挥重要作用的反应途径进行了讨论。看来，振动激发不起显着的作用，在CO $_2$转换在这些类型的短脉冲放电。结果还提请注意两个特定的电子激发反应的相对重要性。
2022-10-29 hep-ex physics.plasm-ph
Investigating CO$_{2}$ streamer inception in repetitive pulsed discharges
在这项研究中，我们调查的负责物种和过程中涉及的重复脉冲流光开始在CO $_{2}$。我们将重复频率为10 Hz、脉冲宽度为1 ms的10 kV高压脉冲施加到与接地平面电极相距160 mm的针电极。我们用光电倍增管测量了600个高压周期的起始时间（高压脉冲上升沿之间的延迟）。我们在起始时间直方图中观察到一个峰值，中位数为1.2 $μ$ s。为了识别该峰的来源，我们在主高压脉冲之前施加负或正LV脉冲以操纵剩余的空间电荷。观察到三种不同的现象：1）漂移，2）中和，和3）电离在LV脉冲。在低LV振幅和脉冲宽度下，峰值开始分别在正和负LV脉冲下向更快和更慢的起始时间漂移。然而，在正LV脉冲和负LV脉冲的相同LV脉冲配置下，观察到的起始时间偏移是不相同的。我们提出了一个假设来解释这种不对称的基础上的差异，空气和CO之间的分离过程$_{2}$。
2021-07-21 physics.plasm-ph
Shielded ionisation discharge (SID) probe for spatio-temporal profiling of pulsed molecular beam
本文设计并实现了一种屏蔽电离放电（SID）探针，利用热丝热电子发射辅助放电检测脉冲分子束的中性粒子时空密度分布，并成功测量了1.5 ms脉冲超声速分子束轮廓，可广泛应用于托卡马克加料及等离子体诊断等领域。
2023-04-19 physics.flu-dyn physics.ins-det 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
Multiple Plasma Stream Electromechanical Model for Pulsed Plasma Thruster
传统的雪犁/一维模型假设脉冲等离子体推力器（PPT）放电室中存在单个完全电离的等离子体片。然而，大量的实验分析和观察表明，存在多个等离子体流和部分电离的推进剂气体。本文建立了一个多层等离子体-中性质量片一维数值模型。该模型考虑了由于撬棍击穿产生的二次等离子体片以及主放电后产生的中性气体。该模型准确地计算了等离子体和中性质量片的位置，平均出口速度，推力交付和个人的等离子体片的质量开发的PPT。对两种不同的烧蚀脉冲等离子体推力器模型进行了验证和讨论。在最后一节中，等离子体片模型和电路模型也验证了在东京大学开发的液体推进剂PPT。结果表明，多片假设提供了一个准确的预测的放电电流和性能参数。多片假设模型解释了大多数实验观察到的现象，传统的段塞模型往往忽略。
2018-04-23 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
Influence of applied voltage and electrical conductivity on underwater pin-to-pin pulsed discharge
对水下针-针电极结构脉冲等离子体放电的参数进行了研究。已经报道了两个参数的影响，水的电导率（从50至500 $μ$ S/cm）和施加的电压（从6至16 kV）。两个互补的诊断，时间分辨的折射率为基础的技术和电气测量已经进行，以研究放电传播和击穿现象在水中根据这两个参数。在两个直径为100 $μ$ m的铂尖端之间施加持续时间为100 $μ$ S至1 ms的单个高电压，所述铂尖端间隔2 mm并浸入水溶液中。本文的工作是对文献[1]的有益补充，对更好地理解水中针-针放电的起始和传播机理具有重要意义。对于低电导率（从50到100 $μ$ S/cm），结果已经证实了两种放电状态（阴极和阳极），并且施加电压的增加首先使得击穿更容易实现，然后有利于阳极状态的出现。对于500 $μ$ S/cm，结果强调了低施加电压的阴极状态，但高施加电压的混合状态（阳极和阴极）。
2019-03-18 physics.app-ph physics.plasm-ph
Pulse Shaping Increases Efficiency in Pulsed Plasma Accelerators
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Texas Materials Institute, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校材料研究所）
本研究通过可编程脉冲整形技术，利用固态集成功率模块调控脉冲参数，使气体馈送型脉冲电磁推进器的比冲提升278%、推力效率从0.2%升至3.3%，优化了推进器性能。
2026-08-03 physics.plasm-ph
Few-layer flakes of Molybdenum Disulphide produced by anodic arc discharge in pulsed mode
本文首次报道了用阳极大气压电弧放电法合成二硫化钼（MoS 2）薄片。垂直电极配置由复合阳极（填充有MoS 2粉末的中空石墨阳极）和刚好放置在复合阳极上方的固体石墨阴极组成。电弧工艺以脉冲模式操作，以优先从阳极蒸发粉末组分并使碳烧蚀最小化。在300托的氦气中以2 Hz和10%占空比进行脉冲阳极电弧放电，峰值电流为250-300 A，峰值电压为35 V。将由钨丝制成的探针放置在电弧柱附近以收集蒸发的材料。测得的厚度分布与粒子通量分布相关，并通过一个简单的等离子体膨胀模型进行拟合。在脉冲阶段期间，电子密度估计为约5E 22 m-3或更高，离子电流密度为10 A/mm 2的量级。采用拉曼光谱、原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）对样品的形貌、结构和组成进行了表征。研究表明，脉冲电弧放电的复合阳极导致适度的C沉积结合的二硫化钼沉积的形式的碎片纳米晶体和几个原子单层的二硫化钼。由于脉冲功率的灵活性，这种合成技术有希望生产具有定制结构和功能的新型2D纳米材料。
2019-11-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph 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
A simplified procedure to capture N(4S) kinetics during the transients of a strongly emissive pulsed ECR plasma using TALIF
本文提出了一种简单直接的方法，可用于TALIF技术测量强发射等离子体中的N（4S）密度。该方法利用吸收峰强度而不是完全积分的吸收线强度。使用这种方法，以及基于物理的拟合/过滤程序，能够大大降低实验的不确定性，甚至在强发射放电进行测量。经过验证，该方法被用来研究强发射脉冲微波放电的瞬态。我们特别指出，在从高功率相到低功率相的转变的早期阶段，存在着意想不到的N（4S）密度的增加。考虑到详细的状态-状态动力学的自洽准均匀等离子体模型的使用，使得这种增强能够归因于N（2 D）和N（2 P）的表面去激发。
2020-12-17 physics.plasm-ph
Ignition and propagation of nanosecond pulsed discharges in distilled water -- negative vs. positive polarity applied to a pin electrode
液体中的纳秒等离子体正被用于水处理、电解或生物医学应用。这些非常动态的等离子体的确切性质，最重要的是它们的点火物理是激烈争论的。点火本身可以通过两个相互竞争的假设来解释：（i）通过场效应的点火或（ii）通过纳米空隙中的电子倍增。这两个假设都得到了理论的支持，但由于难以监测空间和时间上的非常快的过程，实验数据非常稀少。在本文中，我们正在使用快速相机测量和快速发射光谱的纳秒等离子体在水中施加一个积极的和消极的极性尖锐的钨电极。结果表明，等离子体点火是由场效应在电极-液体界面上的正极性或场发射的正极性或场发射。这导致热钨表面的温度为7000 K的正极性，而表面温度低得多的负极性。点火时，正极性的电子密度达到4 $\cdot$ 10 $^{25}$ m $^{-3}$，负极性的电子密度仅为2 $\cdot$ 10 $^{25}$ m $^{-3}$。同时，正极性的\Ha ~光的发射比负极性的高4倍。在等离子体传播期间，电子密度几乎相同，为1至2 $\cdot$ 10 $^{25}$ m $^{-3}$的量级，并且在脉冲结束之后衰减超过15 ns。得出的结论是，等离子体的传播受低密度区域中的场效应的控制，该区域由纳米空隙或电极周围超临界水中的密度波动产生，该波动是由等离子体点燃时的压力产生的。
2021-02-04 physics.plasm-ph
Gasdynamic Flow Control by Superfast Local Heating in a Strongly Nonequilibrium Pulse Plasma
本文综述了近年来在高度非平衡脉冲等离子体中利用放热进行气动流动控制的研究工作。主要的注意力是基于气体的超快（在大气压下的纳秒时间尺度上）局部加热的效果，因为目前在使用气体放电的高速流量控制中的主要成功与这种热效应相关联。详细考虑了控制放电与气流相互作用的物理机制。第一部分简要介绍了等离子体空气动力学中脉冲局部能量沉积的最流行的方法：纳秒表面阻挡放电，脉冲火花放电，和纳秒/飞秒激光放电。在这些放电中实现的高电场，以及在放电等离子体的衰减过程中，空气的超快加热的机制进行了分析。评论的第二部分包含了许多等离子体控制气体动力学流动的例子。超音速物体前方激波形态的控制及其轨迹的控制;准定态分离流和分离层的控制;层流-紊流过渡的控制;大迎角下边界层静态和动态分离的控制;以及等离子体激励器在各种天气条件下的操作;和等离子体作为飞行物防冰工具的应用。
2020-06-21 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Argon metastable dynamics in a filamentary jet micro-discharge at atmospheric pressure
利用可调谐二极管激光吸收光谱技术测量了大气压射频微等离子体射流出口处Ar（$^{3}P_2$）亚稳原子的时空分辨浓度。放电的特点是一个同轴的几何形状与空心毛细管作为内电极和陶瓷管与金属环作为外电极。亚稳原子的吸收曲线和光发射测量揭示了放电的动力学和结构。在射流前面有和没有靶的情况下表征了Ar可吸收物的平均空间分布，表明靶电势以及随之而来的电场分布基本上改变了细丝的膨胀。结合对点火阶段和脉冲放电行为的详细分析，给出了脉冲放电的激发和灭磁机理。
2011-09-14 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
Development of compact gas treatment system using secondary emission electron gun
利用放电或电子束的低温等离子体技术是去除环境污染物的有效方法。特别是电子束可以有效地去除污染物，因为高能电子可以容易地产生许多对去除污染物有用的自由基。我们已经开发了一个紧凑的100千伏二次发射电子枪应用于氮氧化物的去除。该器件具有体积小、束宽均匀等优点。此外，与辉光放电或场发射控制阴极枪相比，该装置具有良好的高重复频率脉冲工作能力，且易于控制。在本研究中，氮氧化物的去除特性进行了研究下增加枪电压，不同的脉冲电子束参数，如电流密度和脉冲宽度以及气体流量。实验结果表明，与其他高能电子束和放电处理相比，该方法具有更好的NOx去除效率。
2004-10-22 physics.plasm-ph
Streamer Self-Focusing in External Longitudinal Magnetic Field
利用数值模拟的方法研究了外加纵向磁场的间隙中流注放电的自聚焦现象。自聚焦是由于径向电离波的急剧减速，由于电子能量分布函数的变化，在平均电子能量，气体电离率和电子迁移率在交叉电场和磁场中的减少相比，放电发展没有磁场的情况下。观察到了正、负脉冲极性的流注放电在外加纵向磁场中的自聚焦效应。本文提出了一个估计的临界值的磁场，这使得有可能控制发展的脉冲高压放电在不同的气体压力。
2021-01-26 physics.plasm-ph
Plasma Decay of Nanosecond Pulsed Laser-Produced Ar and Ar-H2O Sparks at Atmospheric Pressure
Department of Mechanical Engineering, University of Minnesota（明尼苏达大学机械工程系）
研究大气压下纳秒激光产生氩气和氩-水蒸气火花的等离子体衰减，通过汤姆孙散射与斯托克展宽技术测量电子密度和温度，验证了双极扩散和复合过程的可靠性。
2026-01-24 physics.optics physics.plasm-ph
Methane Incorporation into Liquid Fuel by Non-Equilibrium Plasma Discharges
将天然气加工成更有效和更经济的燃料的常规方法通常具有低转化率或低能量效率。本文提出了一种新的甲烷液化方法。代替仅直接处理天然气，等离子体活化甲烷与液体燃料反应。通过这种方式，甲烷分子直接掺入液体燃料中以实现液化。为了保证气泡不产生局部加热，采用纳秒脉冲介质阻挡放电和大气压辉光放电。研究了两种放电方式对甲烷与液体燃料反应的影响，观察了液体中的质量和化学变化。初步结果显示甲烷在液体燃料中的固定。
2016-04-19 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Degradation of organic compounds and production of activated species in Dielectric Barrier Discharges and Glidarc reactors
主要的杀菌机理与原子和自由基、带电粒子、激发分子、臭氧和紫外线辐射有关。ROS（活性氧）是众所周知的作恶者。这些物种很容易在环境空气和水中产生，它们的寿命足够长，可以到达细胞并攻击有机物。利用介质阻挡放电（DBD）和滑动电弧反应器（GAR）研究了干空气和湿空气中测试分子的转化。研究了介质中温度和能量沉积对DBD和GAR两种低温等离子体反应器中活性物种生成和有机物降解的影响。研究的主要产物是OH、O3、NOx、CO和CxHyOz副产物。实验分析表明，不同反应器的活性组分生成量有很大差异。GAR和脉冲DBD是两种化学处理方式，其中电离气体中重组分的温度是决定性的。通过回顾从两个反应堆中获得的物种生产，讨论是开放的等离子体去污。
2008-10-30 physics.plasm-ph
Rise Time Effects of a Portable Inductive Energy Storage Pulse Generator on NO Production in Spark Discharges
National Yang Ming Chiao Tung University（国立阳明交通大学）；National Taiwan University（国立台湾大学）
研究便携式感应储能脉冲电源中上升时间对大气火花放电产生NO的影响，发现NO产量主要取决于能量输入而非上升时间，并提出了紧凑型波形调节方案。
2026-06-25 physics.plasm-ph
Nanosecond resolved ro-vibrational excitation of CO$_2$
我们首次报道了CO $_2$振转激发的ns分辨吸收测量。8纳秒的高时间分辨率是可能的快速检测器（上升时间5纳秒），在中红外区域敏感。分辨率是通过量子级联激光器的缓慢温度扫描和分段数据捕获方案来实现的。研究了10% CO $_2$ + 90% He气体在150 mbar、重复频率2 kHz下的重复脉冲ns放电。不同的振动模式，以及相关的振动和旋转的温度内的放电脉冲的长度只有150 ns的人口密度的演变同时确定，并提供有价值的洞察CO $_2$激发动力学。一个优先的非对称振动模式的激发观察后不久，在放电阶段的击穿。
2021-04-04 physics.plasm-ph
Langmuir probe diagnostic studies of pulsed hydrogen plasmas in planar microwave reactors
朗缪尔探针技术已被用来研究时间和空间分辨的电子密度和电子温度的脉冲调制氢放电在两个不同的平面微波反应器（fmicrowave= 2.45 GHz，tpulse= 1 ms）。反应器是（i）驻波辐射开槽波导反应器和（ii）改进的行波辐射开槽波导反应器，它们在约350 cm ^2至500 cm ^2的面积上产生相对较大的等离子体。这些反应器类型的等离子体特性特别令人感兴趣，因为它们已用于基础研究和等离子体处理，例如用于表面处理和层沉积。在本研究中，反应器中的压力和微波功率分别在33和55 Pa和600和3600 W之间变化。在具有高电磁场的区域中，使用屏蔽的朗缪尔探针以避免探针特性的干扰。靠近反应器的微波窗口，电子密度和电子温度都表现出强烈的不均匀性。在驻波反应器的不均匀性被发现是空间调制的位置的槽。电子温度的最大值约为10 eV，电子密度在0.2 ~ 14*10^11 cm^-3之间变化。放电脉冲中的稳态电子温度在几十微秒内达到，而电子密度需要几百微秒才能达到稳态。取决于反应器，电子密度在脉冲开始后的80至200微秒之间达到最大值。
2002-06-13 physics.plasm-ph
Numerical investigation into the effects of non-equilibrium plasma discharge on two-stage ignition and LTC of DME/O2/Ar Mixtures
在平面对平面的几何结构中，在76 Torr的减压下，纳秒脉冲非平衡等离子体放电对DME/O2/Ar混合物的点火特性和低温化学或LTC的影响进行了数值研究。通过一个高保真的一维多时间尺度等离子体放电模型，对二甲醚在不同温度区的两阶段点火过程进行了详细的数值研究。设定两个不同的初始温度进行比较：550 K，负温度系数区域，LTC起主导作用; 800 K，中间温度区域，LTC通常不起重要作用。结果表明，在NTC区，非平衡等离子体放电的总点火延迟时间提高了15倍，第一阶段点火的显着改善约250倍。在中温区，等离子体的加入重新激活了两阶段点火特性，总点火延迟缩短了约75倍。这一观察结果表明，在中温区，等离子体放电不仅可以增强DME的点火特性，但也改变了反应途径的反应LTC反应途径，因此，两阶段点火行为再次发生。进一步的研究表明，等离子体增强点火和LTC在中温区是非线性的。当系统的累积能量增加时，非平衡等离子体放电的增强作用达到极限。考虑到热释放的总量，优化的电压脉冲数似乎在35-40的范围内，以提供对总点火延迟时间的最有效的增强。
2018-03-19 physics.plasm-ph
Stimulation of surface ionization waves by pulsed laser irradiation
Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP), CNRS, École Polytechnique, Sorbonne Université（等离子体物理实验室（LPP），法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，索邦大学）；Institut PPRIME (CNRS UPR 3346, Université de Poitiers, ISAE-ENSMA)（PPRIME研究所（法国国家科学研究中心UPR 3346，普瓦捷大学，ISAE-ENSMA））
利用脉冲激光辐照激发表面电离波，通过控制激光与等离子体生成的时间延迟影响SIW的传播距离和放电能量。
2026-01-02 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Planar He plasma jet: plasma bullets formation, 2D bullets concept and imaging
基于介质阻挡放电（DBD）的大气压等离子体射流的应用通常受到由于其一维配置而导致的相对小的处理区域的限制。这封信描述的第一个结果表明，2D等离子体子弹和2D等离子体射流允许快速治疗大目标的产生。脉冲DBD在He和电离波沿电介质表面传播的成像表明，DBD的演变开始与形成的瞬态阳极辉光，然后才继续与阴极导向流光的发展。阳极辉光可以作为电离波沿着放电间隙外部的电介质表面传播。我们表明，等离子体子弹传播不限于一维几何形状（管），并可以组织在一个平面等离子体射流的形式，或其他2D（甚至3D）的形状。
2018-06-12 physics.plasm-ph
Laser Absorption Measurements of Electron Density in Nanosecond-ScaleAtmospheric Pressure Pulsed Plasmas
我们报告的时间分辨测量电子数密度的连续波激光吸收在低能量纳秒级激光产生的火花在大气压空气。激光吸收是自由-自由和束缚-自由电子激发的结果，吸收系数使用电子温度和探测激光吸收路径长度的时间变化的估计来建模和评估。等离子体电子数密度被确定为高达$n_\text{e}=7\times10^{19}$ cm $^{-3}$，并且在使用20 mJ、10 ns脉冲宽度倍频Nd：YAG激光器形成等离子体之后的约50 ns的时间段内衰减到其峰值的$1/e$。在稍后的时间所测量的等离子体密度被证明是在合理的协议与斯塔克展宽测量的3s[ $^5S{^o}$ ]-3p[ $^5P$ ]在777 nm处的原子氧的电子跃迁。这项研究提供了支持使用这样的连续波激光吸收的时间分辨的电子密度测量在低能量火花放电在空气中，提供了一个估计的电子温度和激光路径长度可以由伴随的诊断。
2021-02-26 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
Hexagonal boron nitride thin film synthesis with a ns-pulsed MHCD: in-situ plasma diagnostics and post-growth film characterization
本研究首次采用AIN作为MHCD介电材料，通过纳秒脉冲MHCD驱动的PECVD合成h-BN，结合多诊断技术表征薄膜并分析缺陷原因，证实该工艺具备可扩展合成潜力。
2025-07-07 physics.plasm-ph
Experimental setup for testing nanocalorimeter sensors as a plasma diagnostics tool
NIST（美国国家标准与技术研究院）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本文介绍了一套结合多种等离子体诊断技术的实验装置，用于表征纳米量热计传感器，并展示了其在区分电子/离子热通量和检测脉冲放电温度瞬变方面的应用，旨在推动纳米量热测量作为等离子体加工的实时计量工具。
2026-09-18 physics.plasm-ph
Electron Density Depletion in Reentry Plasma Flows Using Pulsed Electric Fields
University of Arizona（亚利桑那大学）
本研究利用脉冲电场减少再入等离子体流中的电子密度，通过模拟展示电场对等离子体鞘的影响，从而降低信号衰减，提升通信性能。
2026-03-11 physics.plasm-ph
Pulsed voltage cold atmospheric plasma jet and gold nanoparticles enhance cytotoxic anticancer effect
该研究通过优化正脉冲电压CAPJ模式并联合金纳米颗粒，提升多种癌细胞的毒性杀伤效果，发现纳米颗粒摄取效率与抗癌作用正相关。
2023-12-07 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
Fast time resolved techniques as key to the understanding of energy and particle transport in HPPMS-plasmas
高功率脉冲磁控溅射（HPPMS）等离子体是脉冲放电，其中等离子体成分以及离子的通量和能量在脉冲期间发生变化。测量了Ar $^{1+}$离子的时间分辨能量分布，并对760 nm处的Ar I线进行了相位分辨光发射光谱（PROES），以更深入地了解等离子体形成惰性气体的输运性质。这些测量是在0.5 Pa下用氩气对钛进行HPPMS期间进行的。在50个$μ$ s脉冲期间的峰值功率密度为1.8 kW/cm $^2$。在这方面的贡献，我们展示了如何时间分辨质谱和ICCD相机可以用来揭示更多的光在HPPMS等离子体中的能量和粒子传输。
2014-05-20 physics.plasm-ph
Investigation of light ion fusion reactions with plasma discharges
研究轻离子聚变反应产额与低反应能的关系对于理解恒星燃料链和发展未来能源技术具有重要意义。实验变得越来越具有挑战性，在较低的反应能，由于指数下降的聚变截面低于库仑势垒。我们报告的实验中，氘-氘（D-D）聚变反应的研究，在脉冲等离子体中的辉光放电制度，使用台式装置。我们使用粒子在细胞代码模型等离子体条件。这种方法的优点是相对较高的峰值离子电流和电流密度（0.1至几A/cm^2），可以应用于金属丝阴极几天。我们用基于闪烁器的探测器探测D-D反应中的中子。对于钯靶，我们发现中子产率作为阴极电压的函数，比在离子能量低于2千电子伏（质心框架）的裸核聚变预期的产率高100倍以上。一个可能的解释是由于1000+/-250 eV的电子屏蔽电势而对离子能量进行了校正，这增加了通过排斥性库仑势垒的隧穿概率。我们的紧凑，强大的设置，使参数研究这种效果在相对较低的反应能。
2019-05-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Machine learning assisted optical diagnostics on a cylindrical atmospheric pressure surface dielectric barrier discharge
本研究将机器学习算法与光学诊断结合，准确预测圆柱形表面介质阻挡放电的运行条件并评估发射均匀性，为等离子体应用的实时控制与优化开辟新途径。
2024-04-22 physics.data-an physics.plasm-ph
Effect of Electron Energy Distribution Function on Power Deposition and Plasma Density in an Inductively Coupled Discharge at Very Low Pressures
建立了一个自洽的一维模型，研究了在非局域区域（气压< 10 mTorr）下，平面电感耦合等离子体（ICP）中电子能量分布函数（EEDF）对功率沉积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。使用非麦克斯韦EEDF模型的结果进行了比较，预测使用麦克斯韦EEDF，在其他相同的条件下。RF电场、电流和功率沉积曲线是不同的，特别是在1 mTorr下，电子有效平均自由程大于趋肤深度。麦克斯韦EEDF预测的等离子体密度高达93%以上的条件下检查。因此，非麦克斯韦EEDF必须考虑在非常低的压力下的ICP建模。
2002-10-28 physics.plasm-ph
Multiscale modeling strategy and general theory of non-equilibrium plasma assisted ignition and combustion
评述了等离子体辅助点火和燃烧的自洽一维理论框架。在这个框架中，冻结电场建模方法被应用到利用准周期行为的电气特性，以避免重新计算的电场为每个脉冲。采用相关动态自适应化学（CoDAC）方法加速计算大型刚性化学反应机理。在模拟过程中，通过一个三阶段的多时间尺度建模策略，它利用纳秒脉冲等离子体放电的时间尺度的大分离的时间步长动态更新。提出了等离子体辅助点火和燃烧的一般理论。纳秒脉冲等离子体点火燃烧过程可分为四个阶段。第一阶段是放电脉冲，时间尺度为0（1至10 ns）。在该阶段中，大部分输入能量耦合到电子碰撞激发和解离反应中以产生带电或激发的物质和自由基。第二阶段是两个相邻脉冲之间的间隙期间的余辉，时间尺度为O（100 ns）。在此阶段，激发态物质的猝灭不仅进一步解离O2和燃料分子，而且还提供快速的气体加热。第三阶段是脉冲之间的剩余间隙，时间尺度为O（1到100微秒）。在阶段I和II期间产生的自由基显著增强了该阶段中的放热反应。第四阶段是多个脉冲的累积效应，时间尺度为O（1 ms至1 sec），其中包括预热的气体温度和大量的自由基和燃料碎片，以触发点火。对于等离子体辅助火焰，等离子体显著增强了自由基的产生和预热区的气体加热，这可能引发上游自燃。
2017-06-16 physics.app-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Transitional evolution of the wave dispersion relation during helicon discharge ignition: an analytical theory from vacuum to steady operation
School of Electrical Engineering, Chongqing University（重庆大学电气工程学院）
本文建立了helicon放电点火时从真空到稳态的波色散关系过渡演化解析理论，揭示了helicon与TG波分支的分离特性及密度依赖规律。
2026-08-11 physics.plasm-ph
