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大气压射频辉光等离子放电可以在常压下进行,放电装置不受真空室尺度和形状的限制,便于连续化生产加工。操作简单、便携的优势使其在多个领域得到了广泛的应用,如材料表面改性、半导体刻蚀、有害物质处理、消毒等。尤其在生物医学方面的应用引起了人们更多的关注,常压等离子体可以直接作用于人或动物的身体,而这在低气压下是无论如何也实现不了的。然而,射频辉光放电过高的频率会导致放电不稳定,容易发生放电模式的转换:由均匀的辉光放电变成高温的弧光放电,不利于处理对温度敏感的材料,限制了大气压射频放电在工业生产中的应用。所以在高强度放电下控制放电的均匀稳定性问题成为了科学研究的重点。 本文针对脉冲调制射频容性放电过程,建立自洽的一维无碰撞流体模型对放电进行数值模拟。模型中以氩气为背景气体,考虑了六种主要放电粒子和包括电离、激发等在内的十种反应。研究内容分为两部分:第一部分研究添加脉冲电源对等离子体放电特性的影响,主要研究脉冲开启阶段、放电稳定阶段、脉冲关闭阶段,脉冲对放电电压、电流密度、粒子密度、电子温度和电场强度的影响;第二部分重点探讨了不同放电参数下的放电特点。模型中改变的放电参数有脉冲占空比、脉冲开启时间、脉冲频率等。 模拟结果表明,添加脉冲调制电源对放电起到了很好的控制作用。脉冲开启达到稳定后,时间平均的各粒子密度、电子温度以及电场强度的空间分布与没有脉冲调制的射频放电一致;脉冲开启(或关闭)时,放电电压和电流密度会及时响应并迅速增大(或减小);脉冲关闭后,粒子由于扩散作用会向两侧介质极板运动,但带电粒子不会完全消失,剩余的带电粒子会参与下一次放电的点火。 固定脉冲关闭时间,改变开启时间对电子、氩亚稳态分子的时间平均分布影响较为明显,其密度会随着脉冲开启时间的增加而增大,但是对电子温度和电场强度几乎没有影响;当固定脉冲占空比20%时,改变脉冲频率,放电电流密度幅值在脉冲频率较低(<20KHz)时,电流密度幅值变化缓慢,当调制频率大于20KHz时,电流密度峰值迅速下降;当固定脉冲占空比90%时,改变脉冲频率,放电电流密度幅值的连线近似一条直线。