外磁场作用下的射频等离子体鞘层

采用流体近似和迁移－扩散近似分别研究了外磁场作用下射频等离子体的离子和电子动力学。特别指出了外磁场对鞘层中离子通量和能量分布的支配作用。     

射频等离子体放电动态过程的流体动力学模拟

用流体动力学方法研究了射频放电的动态演变过程。     

射频等离子体放电动态过程的流体动力学模拟

用流体动力学方法研究了射频放电的动态演变过程．得到了粒子密度、电子能量和电场的动态分布图．通过对功率密度的推导和鞘层厚度的定量定义,发现两者之间存在一定的函数关系．此外,动态分布图还表明：放电的演变主要发生在鞘层内部,两鞘层的演变相差１８０°相位角,极板材料对放电有影响．     

碰撞对伴有二次电子发射等离子体鞘层的影响

建立了包括器壁发射二次电子的等离子体鞘层的流体模型,讨论了一维稳态等离子体鞘层中离子与中性粒子的碰撞对含有二次电子发射的鞘层结构的影响。结果表明:碰撞频率的增加,导致鞘层空间的二次电子密度逐渐增大,离子密度是先增加后减小,离子速度则是先减小后增加。从碰撞和二次电子发射比较来说,碰撞频率的增加对于鞘层空间影响更大。另外发现碰撞对于不同带电量的离子来说,带电量较少的离子的等离子体鞘层受碰撞的影响要大一些。     

高压负脉冲球形靶周围碰撞等离子体鞘层时空演化数值解

本文对使用流体动力学碰撞模型研究球形靶等离子体鞘层时空演化的求解过程进行了详细的讨论,利用迎风差分格式求解流体力学方程,将泊松方程线性化后,利用三对角矩阵“追赶”法对其进行求解,使整个计算过程收敛速度较快,提高了整个方程组的求解速度,得到了与解析结果一致的数值计算结果.     

等离子体阴极鞘层电子输运过程的随机模拟

提出了描述电子运动的动力系统模型,应用模糊数学方法,建立了随机向量过程的随机度函数概念,用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法对氦直流辉光放电平板阴极中电子输运过程进行了计算机随机模拟和数值分析,对电子运动若干因素及特征作了较细致的刻划,结果与实验相符。     

射频感应耦合等离子体调谐基片自偏压特性的进一步研究

在已有的调谐基片自偏压研究的基础上,进一步研究了基片台空间轴向位置对基片自偏压-调谐电容曲线的影响;研究了基片分支串联电阻对基片自偏压的影响,发现了在电阻值区自偏压自振荡现象;在不同的放电参数下,采用自制诊断工具测量了射频感应耦合等离子体电子温度、电子密度等参量的空间分布.并对基片自偏压相应的实验现象给出了物理模型解释.     

利用LIF法诊断微波等离子体鞘层

简要地阐明了利用激光诱导荧光法（ＬＩＦ）诊断等离子体特性的原理，分别对二能级情况（共振荧光）与三能级情况（非共振荧光）采用饱和荧光法测量粒子浓度的公式进行了推导。在此基础上，提出了利用ＬＩＦ法测量微波等离子体鞘层（特别是高压脉冲动态鞘层）的组分及其空间分布与能量分布的实验方法。     

基于中压微波氩等离子体的鞘层时空特性研究

鞘层特性直接影响微波等离子体应用于工业等领域的质量,针对研究其时变的空间分布和电场分布具有一定难度的问题,运用有限元的方法建立了中等气压下耦合麦克斯韦方程的微波氩等离子体三维模型,对鞘层的时空特性进行分析,给出了其二维等效模型.基于对等离子体参数的分析,讨论了鞘层的形成过程及其厚度的变化趋势,对比分析了等离子体电场及微波电场的时空瞬态特征.结果表明:在时间上,由于电子与离子的扩散速度和受力方向不同,鞘层的厚度呈逐渐增大的趋势,并最终形成稳态鞘层;在空间上,鞘层存在于所有与等离子体接触的放电管壁附近,鞘层区域的电场强度始终大于等离子体主体区域,且电场方向始终指向管壁,对微波电场产生阻尼作用.此外,通过量化分析证明了鞘层厚度随压强的增大而逐渐减小.     

等离子鞘层在等离子弧焊中的应用

指出了尾焰电压和等离子云探针检测方法的本质，都是检测电弧的等离子焰，根据等离子体鞘层理论分析，用尾焰电压和等离子云探针检测等离子焰时，在金属检测板或金属探针表面附近将产生鞘层电压，相对于被焊工件为负电压值，鞘层电压与等离子体的温度及等离子体组分有关，动态平衡时，在金属检测板或金属探针表面的负电压值为一常量，可以根据公式计算该电压值，文中提出了一种无源探针检测等离子云的方法，该方法更加证明了等离子焰检测中等离子鞘层理论的重要性。     

磁化等离子鞘套中毫米波大气窗口的衰减

为了更好地利用目前紧张的频谱资源,解决临近空间通信"黑障"问题,选取高斯分布模型建立非均匀等离子鞘套,并结合4个在大气中具有高透过性的毫米波大气窗口,研究等离子鞘套外加不同强度磁场与无外加磁场情况下,毫米波大气窗口在其中传输的衰减情况受攻角和等离子鞘套碰撞频率改变的影响。仿真结果显示:外加不同强度磁场时会改变毫米波大气窗口的衰减值,但不会改变毫米波大气窗口在等离子鞘套中的传输规律。外加磁场是否改善毫米波大气窗口的传输性能需要综合考虑等离子鞘套与毫米波大气窗口的谐振频率。     

平面介质靶周围离子体鞘的特征

该文研究了在等离子体浸没离子注入（ＰＩＩＩ）中介质材料（高聚物、半导体等）为被注入对象时,其周围离子体鞘的扩展厚度和电势特征。在常规应用中,薄介质材料的厚度和相对介电常数对离子体鞘的厚度和离子集群势能分布及大小影响不大。因此在现有的等离子体处理、沉积、聚合、刻蚀等设备中都能方便地引入ＰＩＩＩ方式。     

等离子体阴极鞘层电子输运过程的随机模拟

提出了描述电子运动的动力系统模型,应用模糊数学方法,建立了随机向量过程的随机度函数概念,用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法对氦直流辉光放电平板阴极中电子输运过程进行了计算机随机模拟和数值分析,对电子运动若干因素及特征作了较为细致的刻划．结果与实验相符．     

Simulation methods of ion sheath dynamics in plasma source ion implantation

Progress of the theoretical studies on the ion sheath dynamics in plasma source ion implantation (PSII) is reviewed in this paper. Several models for simulating the ion sheath dynamics in PSII are provided. The main problem of nonuniform ion implantation on the target in PSII is discussed by analyzing some calculated results. In addition,based on the relative researches in our laboratory, some calculated results of the ion sheath dynamics in PSII for inner surface modification of a cylindrical bore are presented. Finally, new ideas and tendency for future researches on ion sheath dynamics in PSII are proposed.     

驱动电流密度对低压容性射频鞘电势及离子动能的影响

研究了离子轰击被加工材料表面的能量与射频驱动电流密度之间的关系，在Lieberman的低压容性射频等离子鞘模型基础上，考虑Bohm速度对应的鞘前电势差，将鞘前电势差与Lieberman的鞘内电势合并，发展了Lieberman的模型，并推出了总电势差与驱动电流密度的关系式，利用总鞘电势差计算了经时间平均的鞘电场加速后离子获得的动能，由于鞘电势差和平均离子动能及其增幅随电流密度的增加而增加，因此射频驱动电流密度对鞘电势差及平均离子动能起激励作用，通过实验，测量了时间平均鞘电势差及驱动电流密度值，实验结果与理论结果吻合较好，因此验证了理论分析的正确性。     

分段压裂过程中射孔段水泥环密封完整性的数值模拟

水平井射孔段井筒由于孔眼的存在,在分段压裂过程中应力集中现象极易加剧固井水泥环的破坏。此外,由于高压压裂液直接作用在水泥环孔眼壁面上,使其完整性在压裂过程中遭受的挑战更大。本文建立了热流固耦合数值模型旨在分析分段压裂过程中射孔段水泥环内部的温度与应力变化,研究了套管内压、压裂液排量、水泥弹性模量、孔径与孔密对于水泥环密封完整性的影响规律。计算结果表明,压裂过程中水泥环一界面、二界面以及孔眼处均会产生剪切破坏。考虑瞬态力热耦合作用时,水泥环孔眼处失封风险提高。压裂液排量、孔径与孔密对水泥环切向应力影响较小;套管内压与水泥环弹性模量的降低虽然可在一定程度降低剪切破坏系数,但难以避免射孔段水泥环压裂初期的剪切破坏。     

低温等离子体精炼效应的实验

研究探索了直流辉光低温等离子体对Sn-S合金熔体的精炼效应．实验结果表明：在氢等离子体作用下熔体中的硫可以脱除到极低的水平,但是只有在熔体作为阴极时才能获得良好的精炼效果．通过改变气体种类、压力和熔体极性,研究了各种因素对熔体脱硫的影响．根据实验结果和等离子体物理知识,讨论了直流辉光等离子体精炼效应的机理,认为主要是由于低温等离子体中活性氢粒子与熔体中杂质反应生成气态的产物,它们随气体排出而达到精炼的目的．     

水稻纹枯病流行程度的模型预测

根据水稻纹枯病发生与危害程度的调查资料,经与各诱病因素的相关性分析,组建成早、晚稻纹枯病的长期预测模型。经1990～1994年的应用检验,预测准确率达80％以上。     

等离子体窄通道中的电磁波传播特性分析

在等离子体鞘套中激光成丝形成等离子体通道,该通道可以被等效为内部是低密度等离子体、外层为无限大厚底高密度等离子覆层的等离子体圆柱波导。分析了该模型下的传播特性,重点讨论了各类模式下的特征方程、截止的条件及波导的截止特性。