Glow-to-arc transition in graphite cathode with high-current magnetron discharge
本研究通过超功率脉冲磁控管放电，探究石墨阴极辉光-电弧转变机制，发现阴极亮点形成是电弧转变的前兆，为优化磁控管放电稳定性提供参考。
2025-01-22 physics.plasm-ph
Emergence of the stochastic resonance in glow discharge plasma
随机共振，辉光放电等离子体，激发介质，绝对平均差
2009-06-05 nlin.CD physics.plasm-ph
Mechanism behind self-sustained oscillations in direct current glow discharges and dusty plasmas
本文对直流辉光放电中离子自持振荡的机理作了另一种解释。这样的描述是区别于流体模型，其中振荡归因于正反馈机制与粒子的光电离和电子从阴极的光电发射相关联提供的一个。在这里，振荡是由于离子和由其在边界电极处感应的表面电荷之间的相互作用而产生的。这一机理为直流辉光放电中电压-电流特性曲线的负阻区出现自持振荡提供了一个合理的解释。此外，这种替代性的描述为实验室等离子体中等离子体火球的形成提供了一个优雅的解释。已经发现，振荡频率随离子的表面电荷密度而增加，但其速率明显慢于其随电场而增加的速率。该机制还描述了尘埃等离子体中离子的自持振荡，这表明尘埃等离子体和直流辉光放电中的自持振荡涉及共同的物理过程。
2013-04-09 physics.plasm-ph
3D modelling of self-organized patterns of spots on anodes of DC glow discharge
本文自洽地模拟了圆柱形辉光放电管中金属阳极上斑点的自组织斑图。一个标准模型的辉光放电，包括保存和传输方程的一个单一的物种的离子和电子，写与使用的漂移扩散和局部场近似，和泊松方程。计算域是从阳极到放电柱的区域;仅考虑近阳极区域中的过程。多个解决方案，存在于相同的范围内的放电电流和描述模式，有和没有阳极斑点，计算通过一个固定的求解器。计算的斑点表现出意外的行为。发现在每个斑点的中间的局部阳极电流密度的反转，即在斑点内部形成微型阴极。这些解不符合非线性耗散系统中自组织的传统模式，例如，模式不通过分叉连接。
2018-02-26 physics.plasm-ph
A new approach for solving the problem of creation of inverse electron distribution function and practical recommendations for experimental searches for such media in glow discharges with hollow and flat cathodes
该研究提出构建逆电子分布函数的新方法，通过非局域玻尔兹曼方程求解与数值模拟，明确空心阴极辉光放电是实现EDF反转的最简方式，并给出实验探测的判据、标度与具体条件。
2025-05-19 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
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
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
Uniqueness theorem for the non-local ionization source in glow discharge and hollow cathode
本文证明了一般三维几何条件下辉光放电和空心阴极非局域电离源方程解的唯一性定理。该定理适用于宽类的电场配置，并放电体积的墙壁，其中有一个属性的不完全吸收的电子。阴极被视为内奇异源，它被放置在任意靠近壁面处。同时也考虑了解的存在性。在定理的证明过程中，得到了许多有用的结构公式。已经出现的证明结构的元素被发现具有物理意义。阐明了低压辉光放电中非局域电子雪崩的物理结构，它构成了电离源。对理解空心阴极放电结构和空心阴极效应具有决定性意义。
2012-03-31 physics.plasm-ph
Dependence of the transition from Townsend to glow discharge on secondary emission
在最近的一篇论文中，Sijacic和Ebert系统地研究了从Townsend到辉光放电的转变，继承了从von Engel（1934）到Raizer（1991）的较早的工作，他们指出了阴极的二次发射$γ$的强烈依赖性。我们在这里表明，早期的结果冯恩格尔和雷泽的小电流展开的汤森极限实际上是小$γ$的新的表达式的限制，并为较大的$γ$的旧的和新的结果变化不超过一个因素2。我们讨论了$γ$ -依赖的过渡，这是相当强的短间隙。
2004-03-02 physics.plasm-ph
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
Non-linear macro evolution of a dc driven micro atmospheric glow discharge
研究了微氩气射流与静止水体之间产生的微大气辉光放电的宏观演化过程。微放电的行为类似于一个复杂的生态系统。与水作阳极时的微放电不同，水作阴极时的微放电具有非线性特性。采用增强型电荷耦合器件，通过控制曝光时间，对不同放电电流下的微放电进行了多组快照，每组快照由256幅连续拍摄的图像组成。边缘检测方法用于识别水面，然后通过将微放电区域上的信号计数相加来定义总亮度。不同放电电流下的水面运动表明，当水作为阴极时，水面下降的速度越来越快。相反，当水表现为阳极时，水面以恒定速度下降。光变曲线类似于逻辑增长曲线，表明微放电过程中存在自抑制过程。同时，当水作为阳极时，总亮度在相同的时间内线性增加。放电-水的相互作用导致微放电的发展。当水作为阴极和阳极时，微放电的不同行为可能与带电粒子弹过程有关。
2015-10-15 physics.plasm-ph
Time-resolved investigations of a glow mode impulse dielectric barrier discharge in pure ammonia gas by means of E-FISH diagnostic
本研究利用E-FISH诊断技术对纯氨气中iDBD纳秒辉光放电开展时间分辨电场测量，实现2 ns时间分辨率与70 μm空间分辨率，发现了介质间电荷积累导致的持续反向电场及后放电体积残留电荷现象。
2024-04-12 physics.plasm-ph
Intrinsic Noise Induced Coherence Resonance in a Glow discharge Plasma
本文报道了辉光放电等离子体中本征噪声诱导相干共振的实验证据。最初，系统在放电电压（DV）下启动，其中其表现出固定点动力学，然后随着DV的随后增加，激发数量很少的尖峰，并且随着DV的进一步增加，尖峰的数量以及它们的规律性增加。使用归一化方差（NV）估计尖峰的尖峰间隔中的规律性。利用归一化方差曲线确定了相干共振，并通过Hurst指数和功率谱图进行了验证。我们发现，浮动电位波动中的可激发尖峰的规律性随着DV的增加而增加，直到DV的特定值。使用维纳滤波器，我们分离的噪声分量，观察到增加DV，从而证明噪声可以发挥重要作用的相干共振的产生。从描述离子声振荡的非简谐振子方程出发，我们得到了一个FHN类模型，它已被用来理解噪声存在下辉光放电等离子体的激发动力学。数值计算结果与实验结果吻合较好。
2014-12-15 physics.plasm-ph
Electron Trapping by Electric Field Reversals in Glow Discharges
本文讨论了辉光放电中的电场反转现象。介绍了几种模型，分析了电场反转、电子俘获和放电结构之间的联系。
2006-11-06 physics.class-ph 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
Growth of ordered dusty structures in the glow discharge
研究了直流辉光放电等离子体中有序尘埃结构的体积、形状和密度与等离子体条件的关系。该结构是在体积电荷场中形成的。在实验研究中，我们使用了直径高达60微米的氧化铝大颗粒（尺寸分布函数未确定）。放电管垂直设置，内径2.6 cm，电极间距45 cm。粒子从放电管的顶端注入到光谱纯度为氖的等离子体中。随机化实验结果的重复性优于实测值的5%。确定了各种尘埃有序结构的存在区域及其对等离子体物理条件（放电电流和压力）的依赖关系。当结构中粒子间距离恒定且粒子位置具有良好的时间稳定性时，该结构被定义为类似于“等离子体晶体”。否则，我们观察到的过程中的“尘埃晶体”熔化，在这种情况下，结构被定义为“尘埃液体”。实验数据是通过计算机测量系统获得的，该系统可以观察、记录和分析“激光片”截面中宏观颗粒结构的图像。通过向辉光放电等离子体中均匀注入大粒子，对尘埃结构的生长进行了实验研究。这些具有良好统计可靠性的实验表明，结构内部的平均颗粒间距离是恒定的，而与结构体积无关。建立了尘埃晶体熔化过程中结构体积的不变性。
2004-10-19 physics.plasm-ph
Glow discharge induced reactions in mixtures of ozone and chlorodifluoromethane with atmospheric gases
本文介绍了一套模拟平流层条件的实验室装置，通过辉光放电暴露臭氧与R22等混合气体，发现R22的存在使臭氧消耗显著增强至两个数量级，并探讨了相关反应机制。
2025-09-14 physics.plasm-ph
Spectral Study of Glow Discharge with Dusty Structures
本文介绍了尘埃结构对等离子体影响的实验研究结果。研究了$\text{Al}_2 \text{O}_3$多分散粒子和三聚氰胺-甲醛单分散粒子（直径为$\text{4.83} \; μm$）在氖和氩中的辉光放电。我们用光学发射光谱和激光诱导荧光方法测量了激发态原子布居数的位移，得到了类似的结果。在大多数情况下，与不准确性相比，人口变化可以忽略不计。氩气中的$\text{Al}_2 \text{O}_3$粒子形成大的结构，引起辐射的剧烈重新分布。在这种情况下，谱线和荧光在尘埃结构形成后在管中心处减弱9-50%。这可能是由于粒子表面的复合导致电子密度降低所致。在管壁附近，由于电子温度升高，辐射变得更亮。放电的照片使我们能够计算出粒子数移动的径向分布。
2018-05-27 physics.plasm-ph
Electron sheath evolution controlled by a magnetic field in modified hollow cathode glow discharge
本文研究了改进空心阴极源直流磁化等离子体中电子鞘层的形成。放电由两个平面平行的阴极和一个小立方体的阳极放在离轴的中心。氩等离子体的产生和响应于鞘层形成阳极附近的等离子体的属性进行了研究，使用电气和光学诊断。研究了气压、磁场对放电电流、等离子体电位、等离子体密度和电子温度等放电参数的影响。放电显示在临界外加磁场下阳极辉光的开始，表明电子鞘层和双层的形成。放电电流最初降低;然而，当阳极上出现阳极斑点时，放电电流再次开始升高。阳极辉光形成的临界磁场取决于工作压力和放电电压。用朗缪尔探针和光谱诊断方法详细研究了离子鞘层到电子鞘层的转变过程。阳极附近的等离子体电位在从离子鞘层向电子鞘层过渡的过程中降低。当阳极斑点完全形成时，等离子体电势锁定在氩气的电离电势上。系统的研究表明，在转变过程中，电子温度升高，等离子体密度下降的散装等离子体。放电的光谱显示存在强的氩原子和离子线。这些谱线的强度在两个鞘层之间的过渡期间显示出下降。在形成阳极斑点之后，由于电子鞘层中增强的电离和激发过程，在放电电流和浮动电位中观察到5-20 kHz量级的振荡。
2018-08-29 physics.plasm-ph
Non-local model of hollow cathode and glow discharge - theory calculations and experiment comparison
推导了辉光放电和空心阴极三维模拟中电离源非局域方程的一般形式。它是空心阴极理论中的一个基本方程，它可以为稳态辉光放电和空心阴极中的自洽问题建立一组完整的场方程。它能够充分描述负辉光区和空心阴极效应。在这里，您可以看到第一次尝试比较计算结果的电依赖性（压力-电压）和实验数据，-在条件下逐渐出现的空心阴极效应。
2009-11-09 physics.comp-ph 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
Modelling self-organization in DC glow microdischarges: new 3D modes
在最简单的辉光放电自洽模型的框架下，计算了直流辉光放电中七种新的三维自组织模式。一些模式从1D模式分支并重新加入，而其他模式从2D或3D模式分叉。与计算的3D模式相关联的图案与实验中观察到的图案相似。在实验中还观察到从包括五个斑点的斑点图案到包括环形斑点的图案的计算过渡。
2014-06-17 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
Parametric investigation of nonlinear fluctuations in a dc glow discharge plasma
辉光放电等离子体在不同的初始条件下，如放电电压和填充压力，表现出各种类型的自激振荡。与阳极辉光的这种振荡的行为已经使用非线性技术，如关联维数，最大李雅普诺夫指数等进行了研究。可以看出，这些振荡从一个混乱的状态，输入能量的增加，即放电电压意味着发生逆分叉的有序状态。这些结果与其他观测结果不同，在其他观测结果中，已经观察到波动从有序状态到混沌状态。
2007-09-08 nlin.CD physics.data-an physics.plasm-ph
Realization of SOC behavior in a dc glow discharge plasma
在直流辉光放电等离子体的静电浮置电位起伏中获得了与自组织临界性（SOC）一致的实验观测结果。功率谱呈现幂律分布，符合SOC系统的要求。此外，赫斯特指数（自相似参数）的估计值，H大于0.5，随着代数衰减的自相关函数，表明存在时间的长程相关性，可以预期从SOC动态。这种类型的观察，在我们看来，已报告的第一次在辉光放电系统。
2006-11-07 nlin.AO physics.plasm-ph
Transition from Townsend to glow discharge: subcritical, mixed or supercritical
在一维经典模型下，数值模拟了Townsend到辉光放电的全参数空间：电子和正离子在局域电场中漂移，电子碰撞电离（$α$过程），阴极次级电子发射（$γ$过程）和空间电荷效应.我们还进行了一个系统的分析小电流展开的汤森极限的三阶的总电流，适合我们的数值数据非常好。根据$γ$和系统尺寸pd，从汤森到辉光放电的过渡可以显示教科书上的亚临界行为，但对于较小的pd值，我们也发现超临界或一些中间的“混合”行为。特别是分析奠定了基础，了解复杂的时空模式在平面阻挡放电系统。
2003-01-15 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Effect of a sub and supra-threshold periodic forcing an excitable glow discharge plasma near its bifurcation point
本文研究了周期强制可激发辉光放电等离子体的非线性动力学。实验是在辉光放电等离子体中进行的，在合适的放电电压和气压下实现了激发性。等离子体首先被一个亚阈值周期信号扰动，我们得到了小的亚阈值振荡。当扰动的频率在等离子体的特征频率附近时，这些振荡表现出共振，因此可以用于估计可激发系统的特性。另一方面，当微扰超过阈值时，系统出现频率漂移。当扰动频率大于系统的特征频率时，得到了系统的谐波频率谱;当扰动频率小于系统的特征频率时，系统只表现出可激行为。
2010-03-14 nlin.CD 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
Axial light emission and Ar metastable densities in a parallel plate dc micro discharge in steady state and transient regimes
本文用快速ICCD相机时间分辨成像法研究了平行板直流微放电（原料气：氩气，放电间隙d= 1 mm，气压p= 10 Torr）中的轴向发射分布。此外，伏安（V-A）特性记录和Ar* 亚稳密度测量可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）。稳态状态下的轴向发射轮廓与标准尺寸放电（d=1cm，p= 1 Torr）中的相应轮廓相似。对于某些放电条件下，弛豫振荡存在时，微放电之间的小电流汤森德模式和正常辉光周期性切换。同时，轴向发射轮廓显示瞬态行为，从阳极处的峰值分布开始，在正常辉光期间逐渐向阴极移动。氩亚稳密度的发展与振荡放电电流高度相关。在低电流汤森德模式（T= 320- 400 K）和高电流辉光模式（T=469- 526 K）的气体温度被确定为作为放电电流的函数的记录的光谱轮廓的加宽。
2011-09-12 physics.plasm-ph
Validation and benchmarking of two particle-in-cell codes for a glow discharge
两个粒子在细胞的代码EDIPIC和LSP的基准和验证的平行板辉光放电在氦气中，其中的轴向电场已仔细测量，主要是调查和提高其碰撞模型的保真度。在这种情况下，电子碰撞电离的散射各向异性，以及二次电子发射产额的值，是不为人所知的。发射产率的实验不确定性对应于阴极电流的两个变化的因素。如果调整发射产额，使每个程序计算的阴极电流与实验值相匹配，则计算的电场彼此非常一致，并且在实验值的10%以内。两个程序都再现了实验中所看到的阴极下降宽度随外加电压的非单调变化。负辉光中的电子温度在两个代码的实验误差范围内，但慢捕获电子的密度被低估了。一个更详细的代码比较几个合成的情况下，电子束注入到氦气中显示，代码是非常好的协议电离率，以及弹性和激发碰撞各向同性散射图案。两个代码之间的其余显着差异是由于其电子二进制碰撞模型的差异，以及由于弹性和激发碰撞的各向异性散射。
2017-11-29 physics.plasm-ph
Numerical modelling of Ar glow discharge at intermediate and high pressures
发展了一个详细的中高压Ar的碰撞辐射模型。该模型与电子玻尔兹曼方程耦合，包括几个高激发态Ar和带电粒子。所有考虑的中性和带电物种的密度计算自洽。提供了有关所使用的电子数据的详细信息。该模型将进一步用于分析惰性气体放电中的收缩现象，并最终用于高压Ar准分子激光动力学特性的理论描述。
2013-08-12 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Spatiotemporal profile of emission from oscillating dc micro discharges
平行板氩气直流微放电中的轴向光分布表现出与大尺度放电相似的行为。在小电流Townsend模式和大电流辉光模式之间存在一个大的电流区域，在该区域中出现不同的振荡，并且动态伏安特性表现出滞后行为。在振荡期间，最大峰值强度移动到更靠近阴极，这是异常辉光区的特征，即使平均电流相当小。
2011-05-19 physics.plasm-ph
Canard-induced mixed mode oscillations in an excitable glow discharge plasmas
实验研究了可激发辉光放电等离子体中鸭翼诱导的混合模振荡（MMO），并通过FHN模型的数值解验证了实验结果.当辉光放电等离子体被施加磁场扰动时，它表现出混合模式振荡活动，即，准周期小振荡插入大有界极限环振荡。随着磁场的增加，初始的准周期振荡转变为大振幅的极限环振荡，并且这种振荡的数量随着磁场的增加而增加。数值和实验结果的傅立叶分析表明，这些振荡的起源是鸭诱导的现象，这发生在控制参数的阈值附近。此外，相空间图也证实，振荡基本上是鸭诱导的MMO。
2014-02-25 nlin.CD physics.data-an 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
Studies of a hollow cathode discharge using mass spectrometry and electrostatic probe techniques
空心阴极放电（HCD）能够产生密集的等离子体，并已被用于开发高速率，低压，高效率的加工机器。HCD的几何特征促进了阴极内部的热电子的振荡，从而增强了电离、内壁的离子轰击和其他后续过程。在相同的功率下，空心阴极的等离子体密度比传统的平面电极高一到两个数量级。本研究的目的是获得实验观察的主要特征的直流空心阴极放电，以评估其能力的等离子体介质中产生的化合物，从阴极和自由基从气体放电溅射物种之间的反应。特别关注的是氮化铝（AlN）的形成，这是非常理想的，如果这种材料的薄膜的沉积有关。等离子体性质推断从一个单一的朗缪尔探针定位在阴极间空间的电流-电压特性。通过质谱技术，可以监测等离子体气相中的一些物种的放电的各种操作条件。该质量分析与探针测量一起为放电中AlN生成的优化提供指导，从而为该材料的薄膜的沉积提供指导。
2004-10-24 physics.plasm-ph
Benchmarking between fluid and global models for low-pressure oxygen DC glow discharges
本工作的重点是零维（0D）的全球模型（LoKI）和一维（1D）的径向流体模型之间的基准测试的正柱的氧直流辉光放电在一个管的内径为1厘米，在0.5托和10托之间的压力。两个模型中使用的数据是相同的，从而将模型之间的差异降维。两种模型在主要放电参数上有很好的一致性，相对误差小于5%。带电和中性的物种平均数密度的协议，稍差，与相对差异增加的压力从11%，在0.5托至57%，在10托。成功的0D全球模型在描述这些等离子体通过体积平均的数量减少与压力，由于压力驱动的径向轮廓变窄。因此，在研究的条件下，我们建议使用体积平均模型仅在压力范围高达10托。
2022-10-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Welch's method transform of strange attractors of argon glow discharge plasmas: symmetric zero point energy fluctuations of particles, anti-particles and virtual particles
模式识别和机器学习的实质性发展为研究等离子体物理的更深层次结构提供了独特的进步。采用核主成分分析（KPCA）方法对不同气压下氩辉光放电等离子体的紫外-可见光谱进行了时间分辨分析。KPCA方法得到的三维矢量场揭示了混沌结构、奇异吸引子。交叉磁场（B= 100 G）的存在和压力的增加增加了混沌的程度。低尺度矢量场显示声子下沉和陷阱，并冷却等离子体电子温度。平均电子和离子密度分布由2D粒子单元模拟提供。Welch将低尺度向量场变换为高尺度向量场，阐明了粒子、反粒子和虚粒子的对称零点能量涨落。这些正能量和负能量相互抵消，这些能量场的组合形成另一种类型的分形结构。
2021-06-02 physics.data-an physics.plasm-ph
Field Electron Emission Induced Glow Discharge in Nanodiamond Vacuum Diode
本信扩展了固态场发射器件自感加热的先前发现。已经发现，利用富含石墨的多晶金刚石作为阴极材料的真空二极管（基础压力$\sim10^{-9}$ Torr）可以在没有任何外部扰动的情况下从二极管状态切换到电阻器状态，再切换到辉光放电等离子体状态，即，所有转变都是自诱导的。结合原位场发射显微镜和非原位电子显微镜和拉曼光谱的结果表明，二极管的纳米金刚石阴极加热到约3000 K，这导致自诱导材料蒸发，电离，并最终形成微等离子体。我们的研究结果证实，场致发射，通常称为冷发射，是一个非常复杂的现象，可以导致严重的热负荷。热负荷和材料逃逸是导致真空二极管退化的主要因素，即开启场逐渐增大，场增强因子逐渐减小，最终失效。
2018-11-10 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Positive and negative DC glow discharges: a comparative study to characterize self-organized patterns on water surface
本研究通过比较正负直流辉光放电与水面相互作用的电学、光学和光谱特性，揭示负放电中高约化电场及N2+离子是自组织图案形成的关键，而正放电因低场均匀发射仅产生圆形均匀等离子体。
2025-04-20 nlin.AO physics.plasm-ph
Continuous wavelet transform based time-scale and multi-fractal analysis of the nonlinear oscillations in a hollow cathode glow discharge plasma
对空心阴极辉光放电等离子体中与阳极辉光相关的非线性浮动电位波动进行了基于连续小波变换的时间尺度和多重分形分析。连续小波变换已被用来获得等高线和山脊图。从起伏的轮廓线中检测到尺度偏移（或逆频率偏移），这是一种典型的非线性行为。从脊图，我们已经确定了存在的非线性和程度的混乱。利用小波变换模极大值技术，我们得到了多重分形谱的波动在不同的放电电压和频谱被观察到成为一个单分形周期信号。这些多重分形谱也被用来估计不同的数量，如相关性和分形维数，多重分形度和复杂性参数。这些估计已被发现是一致的非线性时间序列分析。
2009-09-12 nlin.CD physics.data-an physics.plasm-ph
Noise invoked resonances near a homoclinic bifurcation in the glow discharge plasma
实验研究了放电等离子体在同宿分岔附近的随机共振和相干共振。对于SR现象，据观察，叠加的亚阈值周期信号可以通过放电电压的随机调制恢复。此外，认识到，即使在不存在亚阈值确定性信号的情况下，也可以使用噪声来恢复和优化系统动态。该效应在文献中定义为CR。在本实验中，分别使用绝对平均差（AMD）和归一化方差（NV）技术定量SR和CR的诱导。AMD是一种新的统计工具来量化随机共振中的规律性，并且与滞后无关。
2008-03-14 nlin.CD physics.data-an physics.plasm-ph
Electron Groups in Solar Wind and Gas Discharge Plasmas
电子团的形成是气体放电和空间等离子体中普遍存在的现象。我们描述了太阳风，阴极区域的辉光放电，和磁喷嘴的电子动力学之间的相似性。指出了磁化电子绝热聚焦与中性粒子逃逸行星大气的球形几何效应之间的显著相似性。本文利用电子动力学求解器耦合泊松方程对辉光放电和太阳风等离子体阴极区的电子群进行了自洽模拟。
2020-01-22 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Genesis of column sprites: Formation mechanisms and optical structures
本研究通过直接三维数值模拟揭示精灵放电的起始与形态演化机制，阐明多种形态特征，推进对精灵与雷暴动力学关联的理解，为其气候影响定量分析奠定基础。
2023-12-11 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
Full cycle, self-consistent, two-dimensional analysis of a packed bed DBD reactor for plasma-assisted $\mathrm{CO_{2}}$ splitting: spatiotemporal inhomogeneous, glow to streamer to surface discharge transitions
本研究采用2D自洽等离子体模型分析了纯$\mathrm{CO_{2}}$下PB-DBD反应器的全周期运行，揭示了由非均匀表面充电主导的辉光至流注至表面放电转变的时空非均匀特性，为高效反应器设计提供了关键见解。
2023-10-09 physics.app-ph physics.plasm-ph
Experimental study and simulation of a micro-discharge with limited cathode area
我们在本文中报告的模拟结果和实验测量，以表征在一个单一的微腔装置在氦气中工作产生的微放电。通过空间限制的阴极表面积使用的介电层，我们证明了微放电的能力，工作在一个稳定状态的异常辉光制度。该政权的物理性质进行了讨论。
2016-04-29 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
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
Boltzsim: A fast solver for the 1D-space electron Boltzmann equation with applications to radio-frequency glow discharge plasmas
本研究提出基于欧拉公式的一维空间电子BTE快速求解器Boltzsim，经自收敛与跨代码验证后用于射频辉光放电等离子体模拟，量化了其与现有近似方法在不同压力下的电子数密度差异。
2025-02-23 cs.CE cs.NA math.NA
Quantification of scaling exponent with crossover type phenomena for different types of forcing in DC glow discharge plasma
我们对直流辉光放电中不同气压下获得的浮置电位起伏施加不同的强迫（噪声、正弦、平方），用去趋势分形分析方法对标度区进行了详细的研究。通过递归图技术观察动力学中的转变，这是观察动力学中的临界状态转变的有效方法。递归量化分析是研究递归性的一个合适工具，它揭示了非线性涨落的复杂性，递归性是一个普遍存在的特征，它为深入了解真实动力系统的动力学提供了一个很好的工具。提出了一种非正式的平稳性测试，它检查在时间序列的不同段中对动态的非线性近似的兼容性。在正弦的情况下，噪声，平方强迫施加在波动上获得在P= 0.12毫巴，只有一个主要的标度区域被观察到，而施加在波动上的强迫（P= 0.004毫巴）两个突出的标度区域已被可靠地探索使用不同的强迫振幅指示交叉现象的签名。此外，在这些标度区域之一中观察到了持久性长程行为。本文对正弦方波型力幅值和频率增加时标度指数的定量化进行了全面的研究。标度指数被设想为时间序列的粗糙度。该方法提供了一个单一的量化思想的标度指数量化的相关性的信号。
2017-03-15 physics.data-an 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
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
RF impedance measurements of DC atmospheric micro-discharges
大气微等离子体的可用诊断仍然是有限的，相对复杂的实现，所以我们提出了一个射频技术诊断的关键参数在这里。该技术允许通过测量微等离子体的RF阻抗并用适当的等效电路分析它来估计电子密度的依赖关系。这种技术是廉价的，可以在实时使用，并给出合理的结果，氩和氦直流微等离子体在孔在很宽的压力范围内。在与正常辉光放电行为一致的预期范围内，电子密度随电流线性增加。
2016-04-29 physics.plasm-ph
