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
Synthesis of Membrane-Electrode Assembly for Fuel Cells by Means of (Sub)-Atmospheric Plasma Processes
报道了一种简单的两步常压等离子体法制备质子交换膜燃料电池膜电极的方法。首先，通过在RF大气等离子体炬的后放电中喷涂Pt胶体溶液将催化剂纳米颗粒接枝到碳基底上。在第二步中，在DBD的放电中用等离子体合成的聚合物膜覆盖所得到的修饰电极。磺化聚苯乙烯膜的合成通过同时注入苯乙烯和三氟甲磺酸单体，在载气（Ar或He）的存在下。通过XPS、ToF-SIMS和FTIR（IRRAS）对膜进行化学表征，并通过SEM研究其沉积速率。
2018-02-06 physics.app-ph 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
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
AC-Augmented Dielectric Barrier Discharge
针对DBD等离子体激励器在低雷诺数下实用的局限，本文通过三电极结构引入AC增强电场，实验表征其EHD增强效果，反相时推力最大达54 mN/m、力提升约40%，机理为第三电极的电荷牵引，为多级阵列开发提供基础。
2024-11-26 physics.plasm-ph
Experimental study of the spatio-temporal development of meter-scale negative discharge in air
我们研究了在标准温度和压力下，在1至1.5米的空气间隙中，由约1 MV的Marx发生器驱动的负放电的发展。我们显示的放电与纳秒快速摄影与电气特性的演变。负放电发展通过四个区分流光突发。在不同的爆发中，流光具有不同的速度和寿命。最后一次爆发触发了正接地电极上的正初始云，并出现了正反向流光的爆发。预放电然后桥接间隙，并且先导从两个电极生长。最后形成了火花。仔细观察阴极附近的预电离区，我们发现孤立的点是潜在的分支点。这些点充当正流光的起点，正流光朝向高压电极移动。在我们的实验室里还发现了空间领导者和领导者踩踏火花等现象。
2013-12-20 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
Penetration Deep into Tissues of Reactive Oxygen Species Generated in Floating-Electrode Dielectric Barrier Discharge (FE-DBD): in Vitro Agarose Gel Model Mimicking an Open Wound
在本文中，我们提出了一种基于琼脂糖凝胶的体外模型，该模型可用于模拟例如开放性伤口的肮脏、油性、血腥和形态复杂的表面。我们证明了该模型的有效性，在模拟深入到组织的大鼠血浆中产生的活性物质的渗透深度，并确认与琼脂糖凝胶模型的渗透深度。我们设想，在未来这样的模型可以用于研究等离子体放电（和其他方式），并尽量减少使用活动物：血浆可以优化琼脂糖凝胶伤口模型，然后最终验证使用实际的伤口。
2013-03-14 physics.bio-ph physics.plasm-ph q-bio.TO
Numerical study of the normal current density behaviour in a narrow - gap glow discharge
在小电极间距（0.05-0.4 cm）和中等气体压力（10-46 Torr）的情况下进行了正常辉光放电特性的数值研究。最近观察到的一个新的实验效果，在正常的电流密度相当大的减少，较小的放电长度进行了分析，通过二维流体模型和最小的一维漂移模型的气体放电。一个很好的协议之间的理论和实验行为被证明。讨论了电极间距和气体加热对法向电流密度值的影响。
2004-09-09 physics.plasm-ph
Spatial Templates for Studies of Patterns and Interactions in Dielectric-Barrier Discharges
我们使用不同的电极布局，以定制的电场在一个二维（2D）介质阻挡放电系统的轮廓，从而创建空间模板的放电灯丝的横向分布。我们的讨论集中在几个模板配置的模式和长丝之间的相互作用的形成。六角和正方形晶格模板产生的图案让人想起晶体表面上吸附原子的表面相。对于正方形晶格，相对晶格电极之间的横向位移修改了系统的图案形成行为。在条形电极布置中，每个放电灯丝终止于两个不同的足迹，并且所得到的图案表现出近晶行为。圆环模板建立周期性的边界条件，并产生一个新的图案，其中相邻的灯丝足迹形状不同。最后，电极具有隔离和孪生引脚被用来调查的配对和集群的灯丝。我们发现，在某些条件下，细丝对可以稳定在两个特征键的距离。我们还研究了距离的范围内，一个灯丝将防止点燃或湮灭附近的灯丝。
2013-05-04 cond-mat.mtrl-sci 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
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
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
Active Flow Control of NACA 0012 airfoil using Sawtooth Direct Current Augmented Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuator
介质阻挡放电（DBD）等离子体激励器在分离控制、增升减阻等方面有着广泛的应用前景。一些等离子体致动器具有优化的电极形状和电波形，以在更高的迎角下最大化气动力。在这里，我们分析了直流增强DBD（DBD-DCA）驱动器的性能与一个小的形状暴露的电极。主动电极位于NACA 0012翼型的18%弦长处，电极位于48%弦长处。风洞实验在风速为15 - 25 m/s，雷诺数Re = 201 k-335 k时进行。升力系数（C $_L$）、阻力系数（C $_D$）和俯仰力矩系数（C $_M$）在有和没有等离子体激励的情况下测量，攻角$α$ = 0 $^o$ - 8 $^o$，DCA电极电位（$φ_{DC}$）从0 kV变化到-15 kV。在15 m/s流速和0 $^o$迎角下，通电DCA电极的C $_L$增加到0.03，而C $_D$减少50%，在整个$α$范围内结果相似。在较高的Re的致动器的效果减弱，这表明，最大的控制权限可以在较低的风速。
2021-06-21 physics.flu-dyn 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
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
Scaling and laws of DC discharges as pointers for HiPIMS plasmas
如果实验室大小的等离子体源将被缩放用于工业过程，则等离子体的缩放或相似性定律是感兴趣的。理想情况下，缩放等离子体的放电参数是可预测的，基本的物理过程是不变的。当然，有效性有其局限性和范围。直流辉光放电的标度定律是众所周知的。如果对一个良好诊断的放电进行定标，就可以很容易地估计出正柱中的场强、气体放大率和正常电流密度。对于像高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）等离子体的非稳态高功率放电，缩放不是那么直接的。在这里，一个处理的非平稳复杂系统的强烈变化，在等离子体化学和对称性破缺的脉冲。由于参数空间巨大，目前没有好的参数来定义这些放电。在这篇文章中，我们将讨论直流辉光放电的标度律简要和目前的实验结果与铜电极和氦气作为等离子体形成气体的放电。该放电在200至1600 hPa的压力范围内用三种不同的电极直径（D=2.1、3.0和4.3 mm）操作。击穿电压测量结果表明，压力和电极距离不能独立变化。将讨论缩放对降低的正常电流密度、降低的正柱中的正常电场和放电温度的影响，并强调限制。与这些结果相比，将描述HiPIMS等离子体增加的复杂性。建议在社会上如何获得实验指纹的等离子体将进行审查和影响的经验与直流放电的相似性规律的发展，HiPIMS等离子体将进行讨论。
2015-08-27 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
The energy distribution structure and dynamic characteristics of energy release in electrostatic discharge process
研究了电火花火花放电过程能量输出的详细结构和动态特性，以准确计算不同放电条件下电火花等离子体的能量。分别在10 J、100 J和1000 J的储能范围内进行了一系列电火花火花放电实验。并采用不同的方法对引线、开关和电极间等离子体的电阻进行了测试。提出了全放电回路、三极开关和电火花等离子体放电过程中电阻的优化评价方法。利用焦耳定律计算了导线、电开关和电火花在电极间产生等离子体所消耗的电能。研究了电容器放电过程中能量分布的结构和能量释放的动态过程。实验结果表明，随着电容器释放能量的增加，放电过程持续时间变长，等离子体能量在电容器释放能量中所占的比例越来越大。由能量守恒定律得到的等离子体和三极开关的动态电阻比由放电过程中的电流振荡参数得到的动态电阻更精确。
2015-09-21 physics.plasm-ph
Breakdown modes of capacitively coupled plasma I: transitions from glow discharge to multipactor
本文利用一维PIC/MCC模拟研究60 MHz氩气容性放电，发现辉光放电与异常多级电子倍增之间的过渡模式，并揭示其由高二次电子发射系数和高频维持的机制。
2023-12-05 physics.plasm-ph
Interactions between flow fields induced by surface dielectric barrier discharge arrays
本研究利用纹影成像、PIV和流体模拟分析了SDBD系统诱导的流场，发现不同电极配置对流场影响显著，其中扩展涡旋结构能增强气体混合，解释了该系统对VOCs的高转化率。
2023-07-28 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 a wire-cylinder-plate positive corona discharge in nitrogen gas at atmospheric pressure
在这项工作中，我们将执行一个模拟的线柱板正电晕放电在氮气中，并比较我们的结果与已经发表的实验结果在空气中相同的结构。我们选择模拟这种创新的几何形状，因为已经通过实验确定，它可以产生高达0.35 N/m的每单位电极长度传输到气体的推力，并且还能够在空气中诱导8-9 m/s范围内的离子风顶部速度。在我们的模型中，所使用的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到接地电极，之后，所产生的正离子进一步加速在地面和阴极之间的加速通道。通过应用流体动力学和静电理论，将计算作用在所考虑的几何形状上的所有流体动力学和静电力，以试图从理论上确认所产生的离子风轮廓以及每单位电极长度的推力。这些结果是重要的，以建立这种模拟工具的有效性，为今后的研究和开发这种效果的实际目的。
2012-02-21 physics.plasm-ph
Reproducibility of a Titanium Plasma Vacuum Spark Discharge
在120 ns 150 kA放电中使用钛电极的真空火花等离子体的广泛操作的结果。热点被发现形成一个规则的间距在拉链Z箍缩等离子体，形成接近阴极，并延伸到约三分之二的阳极间隔在一段时间内的几纳秒。放电的轴由聚焦到阴极电极表面上的Nd：YAG激光的初始等离子体很好地限定。给出了一个阳极电极寿命内热点形成的统计数据。一个和三个热点之间的形式和有利的位置是在1.5和3.0毫米，从阴极和最强的发射，如在过滤的X射线针孔相机中观察到的，来自最接近阴极的热点。在50和350 nm之间解析的发射光谱显示了宽范围的Ti电离，其允许区分阳极吹离等离子体、Z箍缩和热点等离子体的温度。这些结果与滤波PIN二极管信号和滤波针孔图像进行了比较。
2006-11-27 physics.plasm-ph
Modeling of ions energy distribution profile of electronegative plasma discharges with an efficient Monte Carlo simulator
在半导体材料的等离子体处理中，电极处的离子能量分布函数（IEDF）起着至关重要的作用，这要求在任何等离子体模拟器中以高精度和低噪声水平预测该量。在这项工作中，一个有效的粒子在细胞/蒙特卡罗（PIC/MC）模拟器的开发模型IEDF在电极的电负性等离子体放电。该模拟器使用了一种有效的方法来增加MC粒子的数量在低粒子密度的区域通过分裂的粒子，并通过调整它们的统计权重。这种统计增强技术，它不需要处理器间的通信，是特别适合于并行处理。该模拟器是用来模拟在25毫托的压力下的电负性射频放电。从该模拟器获得的IEDF具有良好的统计与低噪声水平，而由标准PIC/MC模拟器计算的IEDF与随机噪声干扰。
1998-10-19 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
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
Study the effect of electrode material, its surface, and dielectric material on plasma and properties of plasma-activated water
研究了介质阻挡放电等离子体装置（DBD-PD）中各部件（接地电极材料及其表面（滚花间距大小）、功率电极材料及其类型、介质材料）对等离子体和等离子体活化水（PAW）特性的影响。通过研究等离子体的电压-电流波形和等离子体放电功率来表征等离子体。此外，PAW的表征进行了研究的物理化学性质（PP）和活性氧氮物种（RONS）的浓度。等离子体特性和PAW性能的研究结果表明，在接地电极上引入滚花可以显着改善PAW的物理化学性能和RONS浓度。此外，在玻璃上使用石英作为介电层提供了PAW性能的显著增强。此外，与网和片相比，使用线作为功率电极也有助于改善PAW性能。此外，我们观察到，与黄铜和不锈钢相比，使用铜制成的接地电极和电源电极丰富了PAW的RONS浓度和物理化学性质。
2022-12-17 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
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
Microdischarge dynamics of volume DBD under the natural convection flow
针对平行板电极布置，研究了由于放电单元电极和环境空气之间的温度梯度引起的对流的影响。结果表明，在放电操作过程中的温度的增加导致在放电间隙中的MD数的增加。在较高的热梯度下，对流气流速度也增加，MD通道遵循气流方向。通过计算流体力学模拟计算了对流的速度，并与粒子图像测速法得到的MD通道的平均速度进行了比较。
2022-12-06 physics.plasm-ph
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
A study of an air-breathing electrodeless plasma thruster discharge
本研究将空气等离子体化学引入二维轴对称模拟，评估无电极等离子体推进器的吸气式概念，发现 N$_2$、O 及其混合物在特定功率下推进效率可超 Xe。
2024-07-27 physics.plasm-ph
Experimental characterization of thermionic surface cooling in thermionic discharge
本研究通过时间分辨观测等手段，实验表征了1 Torr平行板热离子放电中的表面冷却效应，测得1.6±0.2 MW/m²的冷却功率密度，证实热离子冷却可用于高温热防护，为高超声速飞行器前缘等场景的热管理提供新方向。
2023-10-19 physics.app-ph 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
Electrohydrodynamic wind generation in planar DBDs: role of electrode symmetry and geometry
University of Mazandaran（马赞德兰大学）；Comenius University（科梅尼斯大学）
研究大气压下SDBD等离子体致动器的EHD相互作用，用对称环形致动器表征离子风，研究电极直径和厚度对风速影响，实验与模拟结合，给出优化配置及最大风速，揭示离子风性能与副产物生成权衡，为相关应用提供指导。
2026-07-14 physics.app-ph physics.flu-dyn physics.med-ph
Properties of DBD Plasma Jets using Powered Electrode With and Without Contact with the Plasma
在这项工作中的实验研究比较的等离子体射流在介质阻挡放电（DBD）的配置，使用供电电极和不使用介质阻挡，同时保持第二介质阻挡接地电极，在这项工作中报告。为此，使用两个不同的电源来产生等离子体射流，其中一个产生脉冲高压（HV）输出，另一个产生脉冲状HV输出，其由阻尼正弦HV波形组成。等离子体参数的测量进行了两种配置使用氩气和氦气作为工作气体。结果，如果使用脉冲功率源，则当从一种配置切换到另一种配置时，发现放电功率（$P_{plasma}$）、旋转和振动温度（分别为$T_r$和$T_v$）存在显著差异。另一方面，当切换电极配置时，使用脉冲状HV时，仅$P_{plasma}$参数呈现显著差异。对于脉冲源，已经观察到，尽管当从双势垒配置改变为单势垒配置时，$P_{plasma}$显著增加，但是对于$T_r$和$T_v$获得的值也增加，但是与$P_{plasma}$的增加不是相同的比例，这表明等离子体射流中的温度和放电功率之间的非线性依赖性。作为在两种配置中应用等离子体的示例，进行了尝试去除沉积在氧化铝基板上的铜膜的测试，结果，仅当通电电极与等离子体接触时才有显著的材料去除。作为一般结论，如果某些应用确实需要更高的功率，则最好使用此配置。
2021-04-14 physics.plasm-ph
Structure of Velocity Distribution of Sheath-Accelerated Secondary Electrons in Asymmetric RF-DC Discharge
弹道人口被认为是负责减轻电子遮蔽效应和光致抗蚀剂层的缺口。我们已经进行了测试粒子模拟，其中电子撞击RF电极的EVDF中的特征在所有能量下都完全解析。已经开发了一个分析模型来预测在EVDF的尖峰和台阶状结构的存在。
2015-03-26 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
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
Spatial symmetry breaking in single-frequency CCP discharge with transverse magnetic field
对于诸如微电子制造之类的许多工业过程，通常期望对撞击在浸没在等离子体中的物体上的离子的通量和能量进行独立控制。我们证明，这些量的同时控制是可能的，通过适当选择的静态磁场平行于平面电极施加在一个标准的单频电容耦合等离子体装置。我们的粒子在细胞中的模拟表明，鞘层宽度减少60%（提高离子能量的控制）和四倍增加的离子通量在电极上的结果，由于环境磁场的离子和电子动力学的改变。粒子动力学的详细分析，并提出了该装置的最佳操作参数进行了讨论。本技术提供了对常规的基于双频的设备的简单且有吸引力的替代方案，常规的基于双频的设备通常遭受由频率耦合和电磁效应引起的不期望的限制。
2018-07-31 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
Doubly Forced Anharmonic Oscillator Model for Floating Potential Fluctuations in DC Glow Discharge Plasma
本文用一个具有两个强迫项的非简谐振子来模拟直流辉光放电等离子体中的浮地电位涨落。在放电系统中，其中一个电极被偏置到负电压源（即阴极），第二个电极被偏置到正电压源（即阳极），而不锈钢真空室接地。直流辉光放电等离子体是通过在阴极上施加相对于接地腔室的负电压而产生的。当使用第二电源向阳极施加正电压时，导致在实现触发标准时形成电势结构。这种电位结构被称为阳极双电层（ADL）。ADL的发展与FPF有关。因此，FPF分析来表征ADL的动力学特征。在这项工作中，实验观察到的FPF数值获得的振荡相比，使用非谐振子模型与两个强迫项。这些强迫项中的每一个都与实验中使用的两个电源相关联。利用相空间图、FFT、最大李雅普诺夫指数（LLE）等方法研究了实验和数值模拟得到的振荡现象。由该模型得到的振荡动力学特征与实验结果吻合较好，并可推广用于描述由多个力驱动的复杂系统。
2021-02-27 physics.plasm-ph
Controlling the Density of Plasma Species in Ar/CF4 Radiofrequency Capacitively Coupled Plasma Discharges
在这篇手稿中，流体模型被用来计算假设几何对称的Ar/CF 4辐射电容耦合等离子体的等离子体物种的密度。电极由振幅为200 V、频率为13.56 MHz的正弦波形驱动。电极之间的间隙为5cm。的等离子体物种密度计算作为一个功能的气体压力，电子温度，和气体成分。在最近的实验结果，$CF^+_3$和F的一个很好的协议是占主导地位的所有考虑的模拟参数。结果解释了进行原子层蚀刻和纳米层沉积工艺的途径。为了揭示电子加热对放电动力学的影响，将时空电子能量方程耦合到流体模型中。已经发现，调整驱动电位可以控制某些等离子体物质的浓度。当以基频驱动等离子体时，欧姆和随机加热允许电子被对称地加热。高次谐波引起供电和接地护套之间的电不对称性和电子加热不对称性。电子温度取决于驱动的谐波;它调整增益和损耗率和一些等离子体物种密度。
2023-03-27 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
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
Electrons running away from the Sun provide the EMF of a giant discharge between the Sun and the Earth
随着人类及其生产进入开放空间，太阳风（SW）的性质问题变得尖锐起来。我们证明了在日球层中实现了一个具有决定电子温度的巨大E/N参数值的非平衡非均匀巨型气体放电。这种准稳态放电决定了日光层中慢SW的主要参数，并且是日光层、电离层甚至地球和带正电的太阳的上层大气中所有更强大的电现象的初始背景和能量库，通过无法离开带正电的太阳和日光层的反向电子流与整个日光层连接。我们的文章致力于比较的实验剖面的全球电场获得使用两种方法：1）通过电子速度分布函数（在实验中与帕克太阳探测器）和2）的类型的正离子在SW（根据实验上的Prognozz - 7卫星）。我们已经证明，Pannekoek-Rosseland-Eddington模型没有考虑到高能逃逸（逃离太阳）电子的重要作用，因此，电子流在日光层的二重性（从太阳和朝向太阳）。在我们的模型中，高能（逃离太阳）电子和低能（返回太阳）电子的相反电流之间的微小差异被来自带正电的太阳- SW（正离子携带电子）的正离子和质子的电流所补偿。
2022-06-02 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Ion energy distribution function in very high frequency capacitive discharges excited by sawtooth waveform
本文通过粒子在胞模拟研究锯齿电流波形激发的对称CCP放电，揭示驱动频率与电流幅值对IEDF双峰结构、能量不对称及直流自偏压的影响，指出VHF更利于获得窄低能IEDF。
2021-06-28 physics.plasm-ph
Investigation of the effects of customized electrodes on capacitively coupled radio frequency microplasma jets using emission spectroscopy and laser diagnostics
这项工作的目的是调查定制电极的COST喷气电子加热动力学的影响。COST-Jet在13.56 MHz的正弦交流电压下工作。借助相位分辨光发射光谱（PROES），研究了在等离子体放电过程中，电极、混合气体和外加电压幅值对电子加热动力学的影响。然后使用双光子激光诱导荧光光谱（TALIF）检查原子氧的绝对密度，以获得关于取决于不同电极材料和结构的反应性颗粒的产生的信息。
2021-03-28 physics.plasm-ph
Activated carbon-assisted anionic dye decomposition using a dual-liquid post-double dielectric barrier discharge plasma reactor
Mar Thoma College for Women（玛尔·多马女子学院）；University of Delhi（德里大学）
本研究构建双液后介质阻挡放电等离子体反应器，探究活性炭辅助降解三元阴离子染料的效果，发现其在碱性溶液中可提升降解速率，明确了不同pH下的降解机制。
2026-09-07 physics.app-ph physics.chem-ph physics.ins-det
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
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
Glow discharge in low pressure plasma PVD: mathematical model and numerical simulations
本文分析了工业装置中低压等离子体中辉光放电的问题，对不同形状的放电室和不同的工作参数，如压力和电势。所描述的模型是基于静态近似的AC配置与两个电极和漂移扩散近似的正离子和电子的电流密度。详细讨论了施加的边界条件，以及完整的描述的数学模型。数值模拟进行了一个简单的一维模型和两个不同的二维模型，对应于两个不同的设置的工业工厂。较简单的情况包括一个径向对称的室，一个中央电极（阴极），基于直流发电机。在这种情况下，钢室充当阳极。第二个模型涉及最常见的工厂配置的二维水平切割，其中两个电极连接到AC发电机。这种情况下被视为在一个“准静态”的近似。这三个模型显示了一些共同的行为，特别是包括主要的预期功能，如黑暗的空间，辉光区和广泛的“等离子体区域”。此外，所示的三个模型与先前发表的关于1D和简化的2D模型的结果，以及与一些完整的3D情况下的初步结果显示出一些相似之处。
2010-12-11 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Dust particle charge in plasma with ion flow and electron depletion
研究了射频放电激励电极上方等离子体中悬浮的微米级尘埃粒子的电荷特性。采用自洽流体模型计算了电极上方的等离子体分布，并考虑了电子向电极方向的耗尽以及离子向电极方向流速的增加对尘埃粒子悬浮电势的影响。与文献报道的结果进行了比较，并探讨了空间尘埃电荷变化的重要性。
2011-07-05 physics.plasm-ph
