空心阴极磁约束氦放电中电子运动计算机模拟

采用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法，模拟了磁场影响下矩形空心阴极放电中电子的运动及其产生非弹性碰撞情况，得到了终止条件下电子的能量分布、空间分布，以及离子的空间分布．磁场的引入改变了电子的行程和产生各种非弹性碰撞的次数与位置，影响了整个放电过程．电子的各种参数分布的差异，正是由少数非弹性碰撞决定的．通过模拟得到：在恰当的磁场强度下，可改变电子的位置和能量分布，使总的离化数增加，改变负辉区和阴极位降区的离子分布，这对于更有效地控制激励、溅射和转荷反应过程，稳定放电有一定的指导意义．     

磁场对放电阴极区中电子能量及角分布的影响

采用Ｃｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ模拟方法研究了磁场对直流辉光放电阻极鞘层中电子能量及角分布的影响。磁场垂直于阴极鞘层中电场的方向。电子与中性粒子的碰撞过程由自散射技术处理。计算了电子与中性粒子的非弹性碰撞次数。着重研究了电子的能量和散射角分布。结果表明，横向磁场能在一定程度上改变直流放电中电子的输运过程。磁场中电子与中性粒子的非弹性碰撞增强，这一结果与实验结果基本一致。     

氩辉光放电阴极区离子的能量和角分布

由蒙特卡罗方法模拟离子在氩直流辉光放电阴极位降区的运动，包括了 离子现中性原子的电荷交换碰撞和弹性散射，用到了较精确的依赖于离子能 量的电荷交换和动量输运截面，得到了阴极位降区不同位置离子的能量分布 和角分布．发现：离子由负辉光区向阴极运动过程中，离子能量分布的高能部 分逐渐增大，角分布向小角度部分压缩，阴极位降区的强电场加速和聚焦了 离子．     

横向磁场对阴极区电子输运参量的影响

运用改进的蒙特卡罗模拟方法，研究了横向磁场对氦气直流辉光放电阴极区电子输运过程的影响，考虑了四种碰撞，模拟结果表明，横向磁场通过改变了电子与中性粒子的碰撞速率，对电子参数产生了重要影响。     

低气压直流氩气辉光放电的数值模拟研究

建立了一维氩气直流辉光放电自洽流体模型,采用对流与扩散方程来描述带电粒子在间隙中迁移、扩散以及电子的能量变化过程,并考虑了空间电荷对电场的影响以及离子撞击阴极产生的二次电子发射作用.采用有限元法对放电模型进行数值求解,得到了放电电流随时间的演化波形,以及放电稳定后带电粒子的浓度与总通量密度的空间分布,同时也求得了电子能量与电场的空间分布.计算结果表明:加压25μs后,放电逐渐趋于稳定状态;当放电稳定后,在阴极位降区附近,离子密度比电子密度高几个数量级,在正柱区附近两者浓度几乎相等;电子能量在阴极位降区内达到峰值29 eV,而在负辉区及正柱区几乎保持不变;放电电流密度在阴极位降区主要由流向阴极的氩离子及其产生的二次电子所贡献,而在负辉区和正柱区,电子成了放电电流密度的主要贡献者.     

微空心阴极放电自持的辉光放电的理论及实验

利用蒙特卡洛方法模拟了微空心阴极放电（MHCD）出射电子的空间以及能量分布，并在此基础上模拟了微空心阴极放电自持的辉光放电中电子的空间分布．模拟表明减小MHCD绝缘层厚度，能有效地改变从微空心阴极放电中出射电子的能量分布，从而提高电子发射效率．对于给定的微空心阴极放电电压，电子的发射存在一个轴向电压阈值；轴向电压的进一步增加，出射的电子数会达到饱和．实验表明以MHCD作为辉光放电电子源是可行的，并且微空心阴极放电自持的辉光放电特性的实验结果和理论模拟是一致的．     

管型空心阴极放电的流体模型模拟

采用二维流体模型对管型空心阴极放电(HcD)进行了模拟,得到放电稳定状态下的电势分布、电子和离子的密度分布、电子平均能量分布.利用模拟结果,理论研究了在气压为30~130 Pa,电压为150~300 V,阴极孔径在3～7.5 mm的范围内氩(Ar)空心阴极放电的特点.结果表明,放电中存在空心阴极效应,放电中的等离子体区域主要分布在管型空心阴极的两端,且改变放电电压、气压和阴极孔径等参数对放电特性有较大影响.     

横向磁场对阴极区电子输运参量的影响

运用改进的蒙特卡罗模拟方法, 研究了横向磁场对氦气直流辉光放电阴极区电子输运过程的影响.考虑了四种碰撞.模拟结果表明,横向磁场通过改变电子与中性粒子的碰撞速率,对电子参数产生了重要影响.     

氮气辉光放电阴极鞘层区氮离子输运过程模拟研究

从连续性方程出发，在考虑离子与中性分子动量交换输运动力学模型下，通过理论模拟研究了氮气辉光放电阴极鞘层区N^ 、N2^ 和电子浓度、电 位、电场强度的分布规律，考察了不同气压与初始离子浓度比例对上述物理量空间分布的影响。     

用于串列加速器的微团簇离子源研究

设计，安装调试了一台微团簇离子源，其原理是气体放电与磁控溅射相结合产生溅射粒子，溅射产生的粒子经过一低真空区时，经历液氮冷凝和复杂的磁撞，形成微团簇离子，后经高压电场引出，测得离子混合束的总强度，微团簇离子束经一分析磁场，得到C^ n和Al^2 n的质谱，并对实验的结果进行了分析讨论。     

辉光放电阴极区氮离子（N2^＋）的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法对氮气辉光放电等离子体阴极区离子（Ｎ２＾＋）的运输过程进行了。考虑了离子（Ｎ２＾＋）与慢分子（Ｎ２＾０）的电荷交换碰撞和弹性散射,利用由实验数据拟合得到了精确依赖于离子能量的电荷交换和动量输运截面,计算了阴极区中离子（Ｎ２＾＋）的能量分布及角分布的空间变化,并与实验结果进行了比较。     

离子（N2^＋,N^＋）在阴极壁的能量变化规律的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗模拟对氮气辉光放电离子(N2^ ,n^ ）轰击阴极的能量分布,随放电参数的变化规律进行了研究。结果表明：离子在阴极壁的能量分布与放电参数有关,即随着工作气压的增加,向低能区压缩;随着电压升高,向高能区蔓延;随气全温度的升高,到达阴极壁的离子N^ 大幅度增加,N^ 的能量也显著提高;当工作气压P＜200Pa时,阴极壁上N^ 主要以高能粒子出现,但粒子数密度很低,随着工作气压或电压上升,离子N^ 的密度也将减少。     

空心阴极放电的粒子模拟研究

应用粒子模拟软件对空心阴极放电进行粒子模拟,得到放电稳定状态时的电势分布和带电粒子的密度分布。利用模拟结果研究了放电电压为-800V,气压为1 Tort,基板偏压为-250V和-400V放电条件下的空心阴极放电特性。结果表明,放电中存在空心阴极效应,放电时的等离子体区在阴极管的中心轴附近,且改变基板偏压对电子密度、粒子密度的空间分布有所影响,随着基板负偏压增加更有利于沉积均匀致密的薄膜。     

氮气直流辉光放电阴极鞘层区电子行为的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗模拟对氮气直流辉光放电等电子体阴极鞘层区内电子的输运过程进行了研究,计算了阴极鞘层中电子的能量及角分布的空间变化.模拟讨论了电子密度和电子平均能量在鞘层的轴向分布规律.结果表明:在鞘层电子主要以高能束的形式朝前散射,电子在输运过程中表现出的这一特征依赖于放电条件,电子碰撞电离和离解电离产生的次电子在鞘层边界附近迅速倍增.模拟结果为分子气体辉光放电等离子体过程的机理的认识提供了参考依据.     

离子(N_2~+,N~+)在阴极壁的能量变化规律的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗模拟对氮气辉光放电离子 ( N+ 2 ,N+ )轰击阴极的能量分布 ,随放电参数的变化规律进行了研究 .结果表明 :离子在阴极壁的能量分布与放电参数有关 ,即随着工作气压的增加 ,向低能区压缩 ;随着电压升高 ,向高能区蔓延 ;随气体温度的升高 ,到达阴极壁的离子 N+ 大幅度增加 ,N+ 的能量也显著提高 ;当工作气压 P<2 0 0 Pa时 ,阴极壁上 N+主要以高能粒子出现 ,但粒子数密度很低 ,随着工作气压或电压上升 ,离子 N+的密度也将减少     

电弧阴极区性质的研究

采用一维非平衡等离子体模型讨论了阴极区的等离子体性质 ,阴极区被分为电离区和空间电荷区 .数值计算结果表明 :在电离区 ,电子的能量由焦耳热提供 ,而离子的能量主要通过离子电子碰撞获得 ,空间电荷区的电位降约为 5 .4V .     

等离子体源离子注入柱形空心阴极内表面的蒙特-卡罗模拟

采用蒙特—卡罗方法对柱形空心阴极的氮离子(N ,N2 )注入进行了研究,考虑了氮离子与中性原子的电荷交换和弹性碰撞,计算了氮离子在不同压强下鞘层内表面的能量分布及角分布.     

高压加速辉光放电离子阵鞘层离子轰击靶阴极的蒙特卡罗模拟

用蒙特卡罗方法模拟计算了辉光放电中脉冲加速离子阵鞘层Ｎ＋１，Ｎ＋２离子到达靶阴极表面的能量分布和入射角分布。研究了靶室不同气压和不同温度下能量分布和入射角分布的变化     

氩气对氦-氩气体中空心阴极放电特性的影响

利用流体模型，在氦-氩混合气体环境下模拟研究了氩气含量对空心阴极放电特性的影响.结果表明，随着氩气含量的增加(摩尔分数0～10%),放电电流、电子密度、氦离子密度、氩离子密度和阴极位降区径向电场强度均升高，负辉区径向电场强度和阴极位降区宽度降低.电子密度和氩离子密度的升高要快于氦离子密度的升高.当氩气摩尔分数高于5%时，氩气对于放电的贡献已经高于氦气.     

阴极真空弧放等离子体的过滤及传输

阴极真空弧放电产生高密度等离子体的同时，也产生尺寸可达微米量级的液滴，液滴对膜层的污染限制了它的应有和，为解决这个问题，可采用轴对称磁场约束阴极斑，磁过滤器过滤等离子体出束中的液滴，结果表明液滴在磁过滤器出口处已基本上被过滤掉了，该处离子束流达到１２０ｍＡ。