空心陰極放電自脈衝和發光條紋的研究

《空心陰極放電自脈衝和發光條紋的研究》是依託河北大學，由何壽傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：空心陰極放電自脈衝和發光條紋的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：何壽傑
• 依託單位：河北大學

項目摘要

空心陰極放電由於具有高密度電漿、高電流密度和低維持電壓等特點，在光源、光探測器、材料處理、光譜分析等領域具有很好的套用前景。因此利用空心陰極放電產生穩定、可控的大面積輝光電漿是近年來電漿研究領域中的一個重要課題。本項目擬採用流體-蒙特卡羅數值模擬與實驗相結合的方法研究空心陰極放電中的兩種不穩定性：自脈衝和發光條紋。主要研究空心陰極放電的基本物理過程，分析其放電過程中空心陰極模式和非空心陰極模式間的轉換機制；實驗測量不同條件下的自脈衝特性，建立適合自脈衝放電的物理模型，利用數值模擬方法再現自脈衝現象，研究自脈衝形成的微觀機理；研究空心陰極放電模式對發光條紋特性的影響；確定兩種不穩定性存在的條件。本課題的完成將揭示空心陰極放電模式的轉換機制、自脈衝和條紋現象的形成機理，探索一種新型的脈衝電漿產生技術，為提高空心陰極放電的穩定性，促進空心陰極放電電漿的套用提供理論和實驗基礎。

結題摘要

空心陰極放電由於具有高密度電漿、高電流密度和低維持電壓等特點，在光源、光探測器、材料處理、光譜分析等領域具有很好的套用前景。因此利用空心陰極放電產生穩定、可控的大面積輝光電漿是近年來電漿研究領域中的一個重要課題。本課題利用流體模型和流體-蒙特卡羅模型模擬研究了空心陰極放電和微空心陰極放電的時空分布特性、等離子勢肼形成以及亞穩態離子對放電的影響等。課題組同時實驗研究了空心陰極放電中的自脈衝現象。測量得到了不同實驗條件下的伏安特性、放電圖像、電壓和電流的時間特性以及自脈衝頻率等。結果表明，在一定的氣壓和電流範圍內可以產生穩定的、可重複的自脈衝現象。氣壓、氣體成分、放電電流對於自脈衝頻率有重要影響；而外加電容對自脈衝頻率沒有影響。預放電和空心陰極效應放電之間的模式轉換可能是形成自脈衝的主要原因。課題組利用柱形空心陰極放電裝置在低氣壓下研究了放電中的發光條紋現象。測量得到了不同放電電流情況下的極間電壓、條紋圖像以及條紋間距等。結果表明隨放電電流的增長發光條紋特性呈三個不同階段的變化。放電電流和氣壓對條紋特性均有重要影響。