氬-氨混合氣體放電的模擬.pdf

1、Ar/NH3混合氣體放電在便攜式氫氣發(fā)生裝置、保護(hù)環(huán)境、氮化硅薄膜沉積、磁性液體制備和納米碳管改性等方面都有極其重要的應(yīng)用。盡管存在關(guān)于Ar/NH3混合氣體放電等離子體的部分實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果，但是由于成分復(fù)雜，粒子密度變化迅速等原因，測(cè)量等離子體參數(shù)需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。當(dāng)前大氣壓等離子體放電的實(shí)驗(yàn)診斷手段仍舊十分有限。本項(xiàng)研究采用流體模型求解不同放電機(jī)制下Ar/NH3混合氣體放電中的電子、離子和中性粒子的連續(xù)性方程，電子能量守恒方程和泊松

2、方程，主要研究了等離子體參數(shù)對(duì)氨的主要中性產(chǎn)物和氨離子密度空間分布的影響。
　　本論文的研究?jī)?nèi)容概括如下:
　　第一章敘述了Ar/NH3混合氣體放電的應(yīng)用及理論和實(shí)驗(yàn)的研究進(jìn)展，并闡述了本項(xiàng)研究的意義和主要內(nèi)容。
　　第二章采用一維流體模型對(duì)大氣壓直流平板電極Ar/NH3混合氣體放電進(jìn)行模擬，探討了在該放電模式時(shí)，氨氣濃度和壓強(qiáng)對(duì)粒子密度的影響。模擬發(fā)現(xiàn)，最主要的離子是Ar2+和Ar+，Ar2+的密度比Ar+的密度約高

3、一個(gè)數(shù)量級(jí)。發(fā)現(xiàn)NH2的密度隨著壓強(qiáng)的增加而增加的趨勢(shì)比NH的密度隨著壓強(qiáng)的變化更明顯。隨著氨氣濃度的增加和壓強(qiáng)的增大，NH4+在氨離子中所占的比例變大，而NH2-變化的趨勢(shì)相反。NH+的密度比氨的其它正離子的密度低得多。并采用二維流體模型的結(jié)果與一維流體模型的結(jié)果進(jìn)行比較。
　　第三章采用一維流體模型對(duì)大氣壓同軸電極介質(zhì)阻擋Ar/NH3混合氣體放電進(jìn)行模擬，探討了氨氣中間態(tài)粒子密度的空間分布和氨氣濃度對(duì)粒子密度、氣體溫度和電子溫

4、度的影響。模擬發(fā)現(xiàn)，在該放電模式下，H2的密度大于H的密度。NH4+成為最主要的氨離子。氨氣的濃度較低時(shí)，Ar2+離子的密度高于Ar+離子的密度。隨著氨氣濃度的增加，氨氣分解產(chǎn)生大量的NH，H2和NH2分子，Ar2+離子與其反應(yīng)被大量消耗，使得Ar-離子的密度高于Ar2+離子的密度。隨著氨氣濃度的增加，氣體溫度略升高，而電子溫度則略降低。
　　第四章采用二維軸對(duì)稱(chēng)的流體方程對(duì)低壓微波電子回旋共振Ar/NH3混合氣體放電進(jìn)行模擬。探

5、討了壓強(qiáng)和微波功率對(duì)粒子密度的影響。模擬發(fā)現(xiàn)，隨著微波功率的增加，電子和氨離子的密度均增加，然而其空間分布的均勻性變差。在低壓下，NH3+離子的密度依次高于NH2+，NH4+和NH+離子的密度。
　　第五章采用二維混合模型模擬了氨氣濃度對(duì)低壓磁控直流平板電極設(shè)備中Ar/NH3混合氣體放電的影響。模擬發(fā)現(xiàn)，在壓強(qiáng)為5 mTorr時(shí)，Ar+密度明顯高于Ar2+密度，在氨離子中NH3+的密度最大，然后依次是NH2+，NH4+和NH+。當(dāng)