基于MATLAB二維PIC-MCC模型的實現(xiàn).pdf

1、氬氣容性耦合直流輝光放電，是一個十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程，它被應(yīng)用于電子元器件制造、功能性薄膜材料沉積、材料表面微造型等各個領(lǐng)域。放電時各等離子體參量受放電條件的制約，并且相互作用，相互影響。研究這些放電時各參數(shù)的分布情況，以及各放電參數(shù)的相互作用關(guān)系對研究氬氣放電有非常重要的意義。
　　目前比較流行的研究氬氣放電過程的模擬程序模塊化比較嚴(yán)重，其內(nèi)部數(shù)學(xué)模型多不夠透明。因此為了能夠?qū)崿F(xiàn)限定條件下氬氣放電過程的仿真研究，本文致力于自編

2、程序的建立。
　　為了達(dá)到上述目的，本文從描述等離子體放電過程的基本動力學(xué)方程，即玻爾茲曼方程出發(fā)。介紹了等離子體放電理論的研究進(jìn)展，并對近來非常流行的等離子放電數(shù)學(xué)模型PIC（Particle-In-cell）/MCC(Monte Carlo Collisions)的建立過程進(jìn)行了詳細(xì)分析。并根據(jù)此數(shù)學(xué)模型，基于矩陣計算軟件MATLAB對等離子放電過程進(jìn)行建模分析。
　　最終實現(xiàn)對氬氣直流放電過程一維及二維模擬研究，并對結(jié)

3、果進(jìn)行了對比分析。研究了不同放電壓強(qiáng)下，等離子體穩(wěn)定放電時電子密度和放電開始時間的變化規(guī)律。認(rèn)為1200 V電壓時，穩(wěn)定放電時電子密度隨著壓力的增高呈近直線增長；放電開始時間隨著壓力的增高而緩慢減小。并用一維和二維模擬結(jié)果解釋了低氣壓直流氬氣放電過程中，電子密度分布隨時間步長的變化趨勢；分析了陰極鞘層、穩(wěn)定等離子體的形成過程。并在二維仿真條件下，模擬得到電子及離子的速度相空間的分布規(guī)律和電子溫度在二維空間內(nèi)的分布情況，找到了在仿真條件下