容性射频大气压微等离子体中电子体加热引起的电离
等离子体物理
2013-06-03 v2
摘要
通过 Particle in Cell 模拟和半解析建模，研究了在氦气中运行的容性耦合射频 (RF) 大气压微等离子体中的电子加热和电离动力学。在 RF 周期内的特定时间，观察到了由高体电场引起的等离子体体内电子的强烈加热和电离。基于该模型，这种电场被确定为漂移场，这是由于在大气压下高电子-中性粒子碰撞频率导致低电导率所致。因此，在这种“Omega 模式”下，电离主要由欧姆加热引起。最强体电场和电离的相位受驱动电压幅值的影响。在高幅值下，等离子体密度高，使得鞘层阻抗与体电阻相当。因此，电压和电流约有 45{\deg} 的相位差，并且在鞘层膨胀期间观察到最大电离，在鞘层边缘具有局部极大值。在低驱动电压下，等离子体密度低，放电变得更具电阻性，导致约 4{\deg} 的较小相位差。因此，最大电离在 RF 周期内发生得较晚，且在放电中心具有最大值。发现了与在 Drift-Ambipolar 模式下运行的电负性低压宏观放电的显著类比，在这些放电中已识别出由高电负性（而非高碰撞频率）引起的类似机制。
引用
@article{arxiv.1208.6519,
title = {Ionization by bulk heating of electrons in capacitive radio frequency atmospheric pressure microplasmas},
author = {T. Hemke and D. Eremin and T. Mussenbrock and A. Derzsi and Z. Donkó and K. Dittmann and J. Meichsner and J. Schulze},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.6519},
year = {2013}
}