Application of classical models to high resolution electric field strength falls in a hydrogen glow-discharge
本文介绍了两个经典模型的应用进行高分辨率的电场测量空心阴极放电在纯氢等离子体中操作。电场的测定是通过氢的2S能级的斯塔克位移和分裂，然后通过光电流检测来完成的。两个经典的模型，Rickards的和Wro{\displaystyle Wro}ski的，被施加到这些测量的目的是获得第一次估计的放电动态。所选择的模型提供了一个想法的离子运动，它们的能量和它们的平均自由程在阴极下降区域，以及电场强度行为取决于放电特性。
2020-09-11 physics.plasm-ph
Photoelectron Emission from Metal Surfaces Induced by VUV-emission of Filament Driven Hydrogen Arc Discharge Plasma
利用强流驱动的多尖点弧放电体积产生H^-离子源（LIISA）进行了光电子发射测量。已经发现，用Al、Cu、Mo、Ta和不锈钢（SAE 304）获得的光电子电流在相同的数量级上。光电子电流与放电功率呈线性关系。实验表明，由于量子效率的能量依赖性，光电子发射仅在氢光谱的短波长范围内是显著的。它是估计从测量的数据，从等离子体室壁的最大光电子通量是在1 A每千瓦的放电功率的顺序。
2015-03-27 physics.plasm-ph
Plasma Kinetics in Electrical Discharge in Mixture of Air, Water and Ethanol Vapors for Hydrogen Enriched Syngas Production
对乙醇-水混合气体放电的等离子体动力学进行了理论和实验研究。放电是在腔中燃烧，由空气射流泵在电极之间形成，放置在乙醇水溶液中。研究发现，当乙醇和水在溶液中的量相等时，放电产生的氢气产率最大。结果表明，氢气的产生量随放电功率的增加而增加，在较高的放电功率下达到饱和。实验测量和数值计算的主要稳定气相组分的浓度，同意在大多数情况下。
2008-07-01 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
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
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
Transferred plasma jet from a dielectric barrier discharge for processing of poly(dimethylsiloxane) surfaces
在这项工作中，我们研究了使用介质阻挡放电（DBD）等离子体在两个不同的组件，一个使用的主要等离子体射流从传统的DBD和其他使用DBD等离子体射流转移的聚（二甲基硅氧烷）（PDMS）表面的处理。水的接触角（WCA）在等离子体处理时间的函数和老化时间的函数，以及PDMS样品的表面粗糙度的变化的演变进行了研究。我们还比较了两个等离子体的振动和旋转温度和第一次转移的等离子体射流的振动温度（T_vib）已被证明是较高的相比，与主射流。Tvib值的增加似乎是转移等离子体射流的粘附性能和表面润湿性改善的主要原因。振动温度的增加可能的解释。
2019-08-05 physics.plasm-ph
VUV irradiance measurement of a 2.45 GHz microwave-driven hydrogen discharge
报道了2.45 GHz微波驱动氢放电的VUV发射的绝对值。测量采用基于光电二极管和光学滤波器的稳健且简单的方法进行。发现在VUV范围（80-250 nm）内的体积光子发射速率为$10^{16}$ - $10^{17}$ 1/cm $^3$ s，其对应于通过VUV光子发射的注入微波功率的大约8%耗散。特征发射带的体积发射被用来诊断分子等离子体过程，包括电离、离解和激发到高振动能级和亚稳态的体积速率。估计的反应速率意味着每个注入的分子经历几个非弹性电子碰撞碰撞。亚稳态中性粒子（$2S$原子和$c^3Π_u$分子）的总密度上限估计约为中性气体密度的0.5%。
2015-10-08 physics.plasm-ph
Hydrogen kinetics in non-equilibrium plasma in the electrical discharge in Ar/CH3OH/H2O mixture
首次从理论上研究了Ar/CH_3OH/H_2 O混合气体放电中分子氢的等离子体动力学。研究了击穿场强、放电功率、溶液成分和极间抽氩速率对[H2]的影响。最高的氢浓度达到20%的甲醇馏分在溶液中。结果表明，[H2]随放电功率的线性增加而增加，随气体体积流速的增加而减小。
2010-07-20 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Achievement of 1 MA Discharges in Hydrogen-Boron Plasmas on EXL-50U
Hebei Key Laboratory of Compact Fusion（河北紧凑型聚变重点实验室）；ENN Science and Technology Development Co., Ltd.（新奥科技发展有限公司）；Hefei University of Technology（合肥工业大学）；Southwestern Institute of Physics（西南物理研究院）；Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute of Fusion Energy and Nuclear Waste Management- Plasmaphysik（于利希研究中心核能与核废物管理研究所等离子体物理部）
EXL-50U球形托管实现了1 MA氢-硼等离子体放电，通过富含硼的燃料策略和ECRH与中央螺线管协同作用，展示了高性能等离子体的可行性及低回路电压启动技术。
2025-05-12 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
A low power flexible dielectric barrier discharge disinfects surfaces and improves the action of hydrogen peroxide
本文提出将柔性DBD等离子体源与3%过氧化氢协同用于表面消毒，在90秒内实现>6log10细菌载量降低，效果显著优于两种单独处理。
2020-11-08 physics.plasm-ph
Hydrogen peroxide generated by an atmospheric He-O2-H2O flowing post-discharge: production mechanisms and absolute quantification
一个大气压等离子体炬已被供应氦气，水蒸气和/或氧气的气体混合物，以研究在其流动的后放电，特别是过氧化氢的反应性物种的生产。负责生产过氧化氢的机制进行了研究，通过相关的测量质谱和吸收光谱。H2 O2的绝对定量也已实现，并表明，对于5 mmol的水蒸气注入的He-H2O放电，约9.5摩尔的H2 O2产生后放电。
2016-04-29 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Electromagnetic particle-in-cell modeling of an electron cyclotron resonance plasma discharge in hydrogen
本文使用全电磁隐式粒子模拟/蒙特卡罗代码模拟2.45 GHz氢气电子回旋共振放电，发现电子能量呈三麦克斯韦分布，模型准确预测了流体模型低估的氢自由基特性，与实验数据高度吻合。
2024-12-20 physics.plasm-ph
Electron cyclotron resonance discharge as a source for hydrogen and deuterium ions production
在这篇报告中，我们描述了在电子回旋共振条件下加热的环形结构氢等离子体的特性，并被限制在一个镜面磁阱中，讨论了负氢和氘离子产生中的次级电子和热电子的相对效率。所得数据和对可能反应平衡方程的计算表明，负离子的产生是分两个阶段实现的。首先，氢和氘分子在与等离子体电子的碰撞中被激发到等离子体体积中的高位里德堡或振动能级。第二阶段通过低能电子的解离附着过程导致负离子的产生。低能量电子起源于由驱动环之一的离子轰击等离子体电极和来自加热的钨丝的热发射。实验似乎表明负离子的产生主要发生在充满热电子的有限体积中。对负离子产生率的估算表明，负离子产生的主要通道是高里德堡态激发过程。
2004-11-13 physics.plasm-ph
Modeling of Plasma-Assisted Conversion of Liquid Ethanol into Hydrogen Enriched Syngas in the Nonequilibrium Electric Discharge Plasma-Liquid System
在这项工作中，我们报告了与等离子体-液体系统中液体乙醇等离子体转化为富氢合成气相关的实验和理论研究的最新结果，其中使用可用的诊断和数值建模，在具有液壁的气体通道中进行放电。
2008-09-05 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Boosting the NOx production in microwave air plasma: A synergy of chemistry and vibrational kinetics
本文通过准1.5维多温度模型研究80 mbar微波等离子体中NOx生成机制，揭示振动激发与化学动力学的协同作用及湍流对NO扩散和冷却的促进作用，为优化非热等离子体合成NOx提供新思路。
2025-07-03 physics.plasm-ph
Implicit PIC Simulations of Hydrogen Plasmas with Intense Negative Ion Production
Institute of Theoretical Electrical Engineering, Ruhr University Bochum（鲁尔大学波鸿分校理论电气工程学院）
本研究针对低压氢等离子体放电的负离子产生问题，采用隐式能量守恒PIC/MCC方案进行模拟，避免了显式方法的低效性，可直接用实际参数建模并分析负离子产生情况。
2026-10-14 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
Dynamic Contraction of the Positive Column of a Self-Sustained Glow Discharge in Air Flow
研究了对流冷却矩形通道内空气中自持辉光放电的动态收缩过程。建立了一个圆柱坐标系下等离子体收缩的二维数值模型。该过程是由一组随时间变化的连续性方程的电子，正离子和负离子;气体和振动温度;和方程，占对流热和等离子体损失的横向通量。分析了从均匀状态到收缩状态的转变。结果表明，这种转变经历一个滞后，并在气体密度下降时，过渡的临界电流增加。讨论了电流沿背景气体密度梯度流动时等离子体的收缩态和均匀态共存的可能性。
2013-11-25 physics.plasm-ph
Multi-physics modeling of non-equilibrium phenomena in inductively coupled plasma discharges: Part II. Multi-temperature 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）
本文比较了氮等离子体的态到态模型与双温度模型，提出由StS模型一致推导的2-T模型，并证明其能准确复现ICP放电核心形态与温度分布，同时揭示VT能量传递项对等离子体核心形态起主导作用。
2023-10-11 physics.plasm-ph
Wide-Aperture Dense Plasma Fluxes Production Based on ECR Discharge in a Single Solenoid Magnetic Field
本文介绍了在单线圈磁场中ECR放电作为射频和螺旋放电的替代方法产生大口径稠密等离子体通量的实验研究结果。证明了在该系统中获得大口径高密度氢等离子体通量横向均匀分布的可能性。讨论了利用该系统获得强流离子束的前景。
2019-12-10 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
Laser-heater assisted plasma channel formation in capillary discharge waveguides
本文提出了一种用于引导短脉冲高功率激光加速电子的等离子体通道的方法，该通道具有可控的深度和横向轮廓。由充氢毛细管放电波导产生的等离子体通道被纳秒级激光脉冲改变，该激光脉冲加热毛细管轴附近的电子。这种相互作用在毛细管放电内产生了一个更深的等离子体通道，该通道在ns时间尺度上演变，从而允许激光束具有比未修改的毛细管放电中可能的更小的光斑尺寸。
2013-03-08 physics.plasm-ph
Role of Helium-Hydrogen ratio on energetic interchange mode behaviour and its effect on ion temperature and micro-turbulence in LHD
在大螺旋装置中，高能粒子模式的变化被观察到作为He浓度变化的离子ITB型实验中，具有恒定的电子密度和输入加热功率，但在He丰富的放电中心离子温度的明显增加。这种活动由突发但阻尼的能量交换模式组成（EIC，X Du等人，物理修订版信函114 p.155003（2015）），其发生率在富He放电中显著降低。讨论了驱动和阻尼模式随He浓度变化的机制。这些EIC爆发包括径向电场的显著变化，该径向电场是从用2D相衬成像（PCI）系统测量的湍流的相速度导出的。在边缘快速离子诊断中检测到类似的突发。通过陀螺玻姆缩放的离子热传输被认为是对离子温度变化的贡献，尽管通过这些EIC模式的快速离子损失也可能对离子温度对He浓度的依赖性有贡献，最特别的是控制$T_{i}$轮廓中的“边缘基座”的高度。快离子的稳态水平示出为较大的富氦放电的基础上，一个紧凑的中性粒子分析仪（CNPA），和快离子成分的抗磁性存储的能量。这些事件也对湍流和运输产生影响。在这些事件期间产生的大速度剪切引起的瞬态改善约束和抑制湍流，并具有更大的净效应时，突发更频繁的氢放电。这正好抵消了氢气中增加的陀螺-玻姆相关湍流驱动，这导致氢气中的时间平均湍流水平与氦气中相同。
2018-02-06 physics.plasm-ph
Ethanol reforming in non-equilibrium plasma of glow discharge
详细的非平衡乙醇/氩等离子体中的主要等离子体化学过程的动力学研究的结果。结果表明，在放电初期，分子氢主要发生在乙醇抽氢反应中。随后，由活性H、CH 2 OH和CH 3CHOH和甲醛形成氢。与实验数据的比较表明，所使用的动力学机制预测以及在反应器出口处的主要物种的浓度。
2012-05-06 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Spectroscopic of atmospheric pressure air jet plasma in transverses arc discharge
对高压直流电弧横向连续放电中的大气压空气射流等离子体进行了光谱表征。在200至1100 nm波长的光谱内，监测到所有显著的发射，并识别出N、O、H的所有激发原子线和NO、N2、O2、OH、CO、CN的分子带。利用分析CuI谱线510.5，515.3，521.8nm（电极发射产物）和N22 + -体系337.1nm（等离子体形成气体的主要成分）谱带的相对强度，测定了自由原子的电子激发温度Texc和分子振动和转动态的激发温度TV和TR.结果发现，在这种电弧放电空气等离子体的空间/时间演化过程中，没有本地LTE，和强烈的非zothermality的影响有一个地方在这种情况下。
2004-10-28 physics.plasm-ph
N2-H2 capacitively coupled radio-frequency discharges at low pressure. Part II. Modelling results: the relevance of plasma-surface interaction
在这项工作中，我们提出了N2-H2电容耦合射频放电，运行在低压（0.3-0.9毫巴），低功率（5-20 W），和H2的量高达5%的模拟结果。模拟使用的混合代码，耦合一个二维的时间依赖性的流体模块，描述的动态放电中的带电粒子，零维动力学模块，解决玻尔兹曼方程，并描述中性物质的生产和破坏。该模型占几个振动和电子激发态的生产，并包含一个详细的表面化学，包括重组过程和生产的NHX分子。得到的结果突出了等离子体和表面之间的相互作用的相关性，给定的次级电子发射的放电的电参数和氨的表面生产的中性和离子化学的放电的至关重要的作用。
2021-03-08 physics.plasm-ph
Study of vibrational kinetics of CO2 and CO in CO2-O2 plasmas under non-equilibrium conditions
本研究扩展自洽模型，加入CO振动动力学，模拟CO2-O2等离子体，发现O2添加降低CO2振动温度和解离分数但升高CO振动温度，归因于O原子V-T弛豫和O2逆反应。
2022-10-14 physics.plasm-ph
Modeling the low-pressure high-voltage branch of the Paschen curve for hydrogen and deuterium
本文建立了氢和氘中汤森放电的三组分物理数值模型，用于预测数百千伏下帕邢曲线低压分支，并验证了其与低压实验数据的一致性。
2024-04-01 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
The Electric Discharge in Superhigh Density Gas at Current Amplitude up to 5x10^5 A
在预绝热压缩装置上进行了高密度氢气强放电的实验研究。实验在以下条件下进行：电容存储器的存储能量-140-450 kJ，充电电压-8.0-14.0 kV，放电电流幅度-200-600 kA，电流上升速率-10^9-10^10 A/s。在放电前达到的最大粒子密度nmax约为2.0 × 10^22 cm-3。观察到排放通道出现一次或多次压缩。收缩的时刻对应于放电间隙上的电压的增加和电流曲线上的特征。在通道模型的基础上计算了电弧参数。据建立，在增加的电流上升率的结果在减少的电弧直径与通道温度的增加的颗粒的初始密度的增加。
2004-10-22 physics.plasm-ph
Plasma Kinetics in the Ethanol/Water/Air Mixture in "Tornado" Type Electrical Discharge
本文介绍了一种新的改进的“龙卷风”型放电等离子体辅助重整乙醇为分子氢的理论和实验研究结果。数值模拟澄清了非热转化的性质，并解释了非平衡等离子体化学转化的气液系统中的动力学机制和作为放电参数和乙醇-水混合物中的比例的函数的重整过程中的氢的演变。我们还提出了一个等离子体动力学描述的化学反应方案。结果表明，所研究的反应器的某些特性至少不劣于其他等离子体化学反应器的特性。
2011-02-20 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Spatial profile of plasma temperature generated by discharge in 3D printed capillary
本研究提出一种评估3D打印毛细管放电等离子体径向温度分布的方法，通过N⁺与N²⁺发射谱线比测温，无需依赖H-α线斯塔克展宽，适用于更广的等离子体范围，助力激光尾场加速的等离子体参数控制。
2024-01-28 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
Plasma Equilibrium inside Various Cross-Section Capillary Discharges
用耗散磁流体动力学模拟方法对充氢毛细管放电波导内的等离子体特性进行了建模，以分析圆形和方形截面的毛细管，这意味着方形毛细管可以用来引导圆对称的激光束。当放电的准稳态阶段达到时，毛细管轴附近的等离子体和温度具有几乎相同的轮廓的圆形和方形毛细管。利用模拟得到的磁场分布图研究了截面对电子束聚焦特性的影响。粒子追踪模拟显示，对于方形毛细管，电子束在水平和对角方向上的对称性只有轻微的影响。
2017-03-29 physics.plasm-ph
VUV diagnostic of electron impact processes in low temperature molecular hydrogen plasma
提出了诊断电晕平衡下氢分子等离子体过程的新方法，如电离、高振动能级的产生、激发解离成单重态和三重态以及亚稳态的产生等。该方法是基于等离子体过程的速率系数和最低的单重态和三重态跃迁，即莱曼带（$B^1Σ^+_u \rightarrow X^1Σ^+_g$）和分子连续（$a^3Σ^+_g \rightarrow b^3Σ^+_u$），在真空紫外波长范围内的氢分子的光学发射光谱的比较。自旋允许和/或自旋禁止激发的速率系数的比较减少了由电子能量和分子振动能级的非平衡分布引起的不确定性，这通常在等离子体源中知之甚少。所描述的方法被施加到估计在灯丝电弧放电的各种等离子体过程的速率。
2015-06-04 physics.plasm-ph
Impact of charged species transport coefficients on self-bias voltage in an electrically asymmetric RF discharge
在本文中，我们使用流体模型来模拟氢射频放电的激发，并采用定制的电压波形来评估带电物种传输特性的影响。流体模拟的结果进行了比较与实验数据和以前的结果与混合模型。比较了几种电子和离子输运系数的表达式，并研究了它们对自偏压的影响。的自偏置被证明是不敏感的电子输运系数的选择，而在离子迁移率的变化显着敏感。此外，我们的结果表明，流体模型可以与混合模型的竞争，提供自洽的离子输运模型和速率常数使用。
2019-01-07 physics.plasm-ph
Study of Gasdynamic Electron Cyclotron Resonance Plasma Vacuum Ultraviolet Emission to Optimize Negative Hydrogen Ion Production Efficiency
负氢离子源被用作加速器的注入器，并驱动ITER中的中性束加热。低温氢等离子体中的某些过程伴随着真空紫外（VUV）辐射的发射。因此，研究真空紫外辐射提供了等离子体化学过程的体积速率和等离子体参数。在过去，我们已经使用气体动力学ECR放电的体积负离子生产和研究之间的依赖关系提取H $^-$电流密度和各种离子源参数。它表明，它是可能的，以达到高达80 mA/cm $^2$的负离子电流密度与两个电极提取。本文报道了在由两个简单的镜阱组成的高密度气体动力学ECR放电等离子体中产生负氢离子的实验研究以及真空紫外发射测量结果。在三个范围内测量VUV功率- Ly $_α$、Lyman带和分子连续区-改变源控制参数以接近其用于H $^-$生产的最佳值。结果表明，第一腔室中分子的连续辐射功率最高，而第二腔室中以Ly $_α$辐射为主。为进一步优化负氢离子产生的实验方案，提出了改进意见。
2019-12-10 physics.plasm-ph
Syngas Production from Propane Using Atmospheric Non-thermal Plasma
在常压低温（420 K）条件下，采用滑动放电反应器对丙烷水蒸气重整反应进行了研究。非热等离子体蒸汽重整有效地进行，并且形成氢作为主要产物（H2浓度高达50%）。副产品（C2-烃，甲烷，二氧化碳）的浓度低于6%。注入放电的平均电功率小于2kW。从丙烷转化率、蒸汽重整和裂化选择性以及副产物的产生等方面描述了该工艺的效率。提出了基于经典热力学平衡反应器的化工过程模型。计算结果与实验结果吻合较好，表明提高放电气体分率可以提高C3 H8转化率，进而提高H2产量。通过改进反应器设计，非热等离子体具有成为供应氢气或合成气的有效方式的潜力。
2009-02-25 physics.plasm-ph
Benchmarking and validation of global model code for negative hydrogen ion sources
基准测试和验证是使用模拟代码作为预测工具的先决条件。在这项工作中，我们已经开发了一个全球模型负氢离子源（GMNHIS），并进行基准测试的GMNHIS对另一个独立开发的代码，全球增强振动动力学模型（GEVKM）。这是首次对负氢离子源（NHIS）模型进行了全面的基准测试，在电子温度、氢分子振动分布函数（VDF）和n_H^-/n_e比值等方面取得了很好的一致性。负氢离子、正离子以及氢原子的数密度的微小差异可以归因于对于给定放电功率的预测电子数密度的差异。用GMNHIS获得更高的电子数密度可能是由于在GMNHIS中占更少的解离通道，导致更小的能量损失。此外，我们验证了GMNHIS对实验数据中获得的电子回旋共振（ECR）放电用于H^-生产。该模型定性地（甚至在某些条件下定量地）再现了实验的H^-数密度。作为压力的函数的H2数密度首先在低于12毫托的压力下增加，然后在更高的压力下饱和。通过评估不同反应途径对H^-离子产生和损失的贡献，分析了这种依赖性。所开发的程序可用于预测H^-的产生，改善NHIS的性能，并最终优化ITER负离子束流参数。
2018-07-30 physics.plasm-ph
Spatially-resolved methane decomposition in a short glow discharge: insights into suprathermal hydrogen and radical chemistry
Princeton Plasma Physics Laboratory, Princeton University（普林斯顿等离子体物理实验室，普林斯顿大学）
本研究通过空间分辨诊断揭示短辉光放电中甲烷解离与聚合的分离区域，并识别出超热氢原子及其对化学活化的贡献。
2026-09-15 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Decomposition of Methane Diluted with Inert Gas in an RF Discharge Cell
本研究探讨射频电容耦合放电中放电结构与产物选择性的耦合关系，发现收缩放电模式可实现99.7%的甲烷分解率，为等离子体辅助甲烷转化提供优化依据。
2025-11-14 physics.plasm-ph
Four-electrodes DBD plasma jet device with additional floating electrode
研究了四电极结构的介质阻挡放电（DBD）等离子体射流，以改善放电参数，如等离子体功率、等离子体羽流中分子的旋转和振动温度等。通过在DBD器件内部引入金属销形式的辅助浮置电极来进行改进尝试。这片被放置在主设备的底部附近，与四个通电电极相对居中，电极上覆盖着介电材料。通过使用具有不同长度的金属针，观察到等离子体参数作为针长度的函数有相当大的变化。测试了两种载气：氩气和氦气。以氦气为工作气体，发现存在一个最佳的针长度，使等离子体功率和振动温度最大化。此外，它被证实，对于针的最佳长度的光发射的相对强度从OH和NO物种实现了更高的值比在其他条件下研究。
2020-01-27 physics.plasm-ph
Characterization of discharge capillaries via benchmarked hydrodynamic plasma simulations
本研究利用经实验验证的流体等离子体模拟表征放电毛细管放电过程，揭示能量沉积特性，为等离子体加速器设计提供可靠工具。
2025-06-19 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
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
Mode transition ($α-γ$) and hysteresis in microwave-driven low-temperature plasmas
我们发现在微波驱动的低压氩等离子体中，在气体压力变化期间，在$α$和$γ$放电模式之间的过渡区域中存在滞后现象。这种滞后现象表现为模式转变的临界压力取决于压力变化的方向。作为推论，在相同的操作参数（压力、功率和气体成分）下，等离子体将获得不同的放电特性，这表明双稳定性或记忆效应的存在。从OH（A-X）线发射测量的转动和振动温度的分析表明，滞后主要是由于在$γ$ -模式中的快速气体加热导致比$α$ -模式更小的中性密度。当增加气体压力时，$γ$模式放电保持相对较高的温度和较低的中性密度，因此，它需要较高的操作压力以达到$α$模式。另一方面，在保持$α$ -模式的同时降低压力，由于$α$ -模式放电的相对较高的中性密度，到$α$-模式的转变发生在比前一种情况更低的压力下。这种解释是支持的事实，即滞后消失时，提出的等离子体性质相对于中性气体密度，而不是压力。
2022-03-01 physics.plasm-ph
Nonthermal Atmospheric Plasma Reactors for Hydrogen Production from Low-Density Polyethylene
氢气主要通过天然气重整或电化学水分解生产，使有机固体原料利用不足。由可再生电力驱动的等离子体技术可以实现塑料废物的可持续升级循环和绿色氢气的生产。在这项工作中，低温常压等离子体反应器的基础上转移弧（transarc）和滑动弧（glidarc）放电的设计，建造，其特征在于从低密度聚乙烯（LDPE）作为模型塑料废物产生氢气。实验结果表明，在两种反应器中，产氢速率和效率均随电压的增加而单调增加，transarc和glidarc反应器的最大产氢量分别为0.33和0.42 mmol/g LDPE。对于transarc反应器，更小的电极-原料间距有利于更大的氢气产量，而对于glidarc反应器，在中间流速下获得更大的氢气产量。尽管两个反应器之间的操作模式明显不同，但LDPE的氢气产量相当。
2022-10-20 physics.plasm-ph
High Power Vacuum Ultraviolet Source Based on Gasdynamic ECR Plasma
本文报道了在回旋管毫米波强辐射作用下，氢原子电子回旋共振放电等离子体产生真空紫外辐射的实验结果。所考虑的放电的显著特征是高等离子体密度（$10^{13}$ cm $^{-3}$数量级），并且同时具有高电子平均能量（$10 - 300$ eV），这使得可以显著增加通过微波辐射沉积到等离子体中的能量的VUV再发射的效率。在ECR条件下，利用脉冲回旋管辐射$37.5$ GHz / $100$ kW对简单的镜阱中的等离子体进行了加热实验。与Werner带、Lyman带（$160 \pm 10$ nm）和分子连续区（$180 \pm 20$ nm）重叠的Lyman-α线（$122 \pm 10$ nm）的测量体积VUV发射功率分别达到$45$、$25$和$55$ W/cm $^3$。在这三个范围内，在等离子体体积上积分的总绝对辐射功率估计为$22$ kW，即入射微波功率的$22$ %，这与理论预测相匹配。进一步优化的条件下的ECR氢放电持续强大的回旋管辐射提供了一个机会，有效的技术真空紫外光源的千瓦功率级的发展。
2021-11-22 physics.plasm-ph
Comparison of H2 and He carbon cleaning mechanisms in extreme ultraviolet induced and surface wave discharge plasmas
由非晶碳（a-C）引起的光学表面污染的清洁对于极紫外（EUV）光刻是高度相关的。我们研究了从Si表面去除a-C的机制。通过比较表面波放电（SWD）等离子体和EUV诱导等离子体中的a-C去除，确定了氢气和氦气环境下的清洁机制。每个入射离子的碳原子去除估计不同的样品偏压和离子通量。发现H2等离子体通常具有比He等离子体更高的清洁速率：对于EUV诱导的等离子体中更负偏置的样品，清洁速率高达7倍。此外，对于H2，发现EUV诱导的等离子体在去除碳方面比SWD等离子体有效2-3倍。观察到在暴露于He期间的碳去除是由于He+离子的物理溅射。另一方面，在H2中，碳去除速率的增加是由于化学溅射。这是一种新的EUV诱导等离子体C清洗机制，我们称之为“EUV反应离子溅射”。
2013-10-15 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
Processing slightly resolved ro-vibrational spectra during chemical vapor deposition of carbon materials: machine learning approach for plasma thermometry
提出了一种利用机器学习方法快速确定激发态双温玻尔兹曼分布中转动（$T_{rot}$）和振动（$T_{vib}$）温度的光谱方法。应用该方法估算了等离子体增强化学气相沉积碳膜材料过程中氢气-甲烷混合气体直流辉光放电中分子气体的温度。利用$C_2$（$ν'=0 \to ν''=0$）Swan带系统的微分辨振转发射光谱测量了等离子体球中的局部温度。探讨了机器学习中的随机森林算法在温度分布图确定中的应用。除了$T_{rot}$，$T_{vib}$地图，分布图和它们的梯度电子温度（$T_e$）和发射强度的谱线516，5 $nm$对应于$C_2$物种被提出和详细讨论。
2020-11-25 physics.app-ph physics.data-an physics.plasm-ph
A Series of Plasma Innovation Technologies by Double Glow Discharge Phenomenon
为了突破离子渗氮技术只能应用于少数非金属气态元素的局限性，人们发现了“双辉光放电现象”，进而发明了“双辉光等离子表面冶金技术”。这种双层辉光等离子表面冶金技术可以利用化学元素周期表中的任何元素对金属材料进行表面合金化。利用双辉光放电现象，提出了一系列新的等离子体技术，如双辉等离子体石墨烯技术、双辉等离子体钎焊技术、双辉等离子体烧结技术、双辉等离子体纳米技术、双辉等离子体清洗技术、双辉等离子体无氢渗碳技术等，一个非常简单的双辉光放电现象就能产生大约10项等离子体创新技术，充分说明在经典物理学的基础上还有很大的创新空间，本文简要介绍了每项技术的基本原理、功能和特点。探讨了等离子体在金属材料和机械制造业中的应用前景和发展方向。
2020-03-21 physics.app-ph physics.plasm-ph
