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驗和理論結(jié)果，但是由于成分復雜，粒子密度變化迅速等原因，測量等離子體參數(shù)需要復雜的實驗設(shè)備。當前大氣壓等離子體放電的實驗診斷手段仍舊十分有限。本項研究采用流體模型求解不同放電機制下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。
　　本論文的研究內(nèi)容概括如下:
　　第一章敘述了Ar/NH3混合氣體放電的應(yīng)用及理論和實驗的研究進展，并闡述了本項研究的意義和主要內(nèi)容。
　　第二章采用一維流體模型對大氣壓直流平板電極Ar/NH3混合氣體放電進行模擬，探討了在該放電模式時，氨氣濃度和壓強對粒子密度的影響。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、一個數(shù)量級。發(fā)現(xiàn)NH2的密度隨著壓強的增加而增加的趨勢比NH的密度隨著壓強的變化更明顯。隨著氨氣濃度的增加和壓強的增大，NH4+在氨離子中所占的比例變大，而NH2-變化的趨勢相反。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)果進行比較。
　　第三章采用一維流體模型對大氣壓同軸電極介質(zhì)阻擋Ar/NH3混合氣體放電進行模擬，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，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稱的流體方程對低壓微波電子回旋共振Ar/NH3混合氣體放電進行模擬。探

5、討了壓強和微波功率對粒子密度的影響。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)，在壓強為5 mTorr時，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