段朋振:氩气压力对螺旋波放电影响的发射光谱诊断及仿真研究论文

段朋振:氩气压力对螺旋波放电影响的发射光谱诊断及仿真研究论文

本文主要研究内容

作者段朋振,李益文,张百灵,魏小龙,苌磊,赵伟灼(2019)在《氩气压力对螺旋波放电影响的发射光谱诊断及仿真研究》一文中研究指出:螺旋波等离子体源以其高电离效率与高密度优势受到多个领域的青睐。螺旋波放电高电离效率的机理或者功率耦合模式,一直是困扰该领域学者的难点之一,对于放电过程与特性的诊断则是揭示其物理机制的重要途径。光谱诊断能够克服介入式诊断手段对等离子体的干扰同时受等离子体烧蚀等弊端,且响应速度快、操作灵活。为研究螺旋波等离子体的放电特性以及气体压力的影响,开展了以氩气为工质气体的光谱实验研究,并针对实验开展了Helic程序数值模拟。通过改变光纤探头焦距调整径向诊断位置,得到谱线强度的径向分布。由氩原子4p-4s能级跃迁产生的谱线主要集中在740~920 nm区间,谱线相对强度较离子激发谱线较强。实验研究发现,在较低氩气压力范围(0.2 Pa<PAr<1.0 Pa),随着压力增加,放电光强迅速增加,但是当压力增加到大于1.0 Pa之后,光强增长的趋势变缓,甚至部分谱线的相对强度不再增长,达到类饱和状态,朗缪尔探针测量得到离子密度变化趋势与其相似。光强分布在靠近径向边界处(r≈4 cm)存在凸起,且随压力增加,该凸起分布更为明显。通过对电子温度的计算发现,压力增加到一定程度将影响放电均匀性。仿真结果显示,增大压力,功率沉积密度的径向分布逐渐向径向边界处积累,与实验观察到的谱线强度径向凸起相一致,螺旋波与TG波的耦合效率增加。随着气体压力的增加,Er的径向边界峰值降低,原因是波所受阻尼增强, TG波被有效地局限于径向较窄的边界处。电流密度轴向分量Jz在等离子体内部和边界处的峰值呈显著的减小趋势,可见,虽然压力增加一定程度上提高了等离子体密度,但却相应的减小了电离率,导致轴向电流密度受限。但是径向电流密度Jr却呈现先减小后增大的趋势,且增长幅度明显,综合来看,放电效率有所提高。可见适当增加气体压力,有助于提高放电的功率耦合效率和强度,增加等离子体密度。光强比值法是针对线性谱线参数计算的典型方法, Helic程序亦是专业领域内认可度很高的计算工具,结果可靠,分析方法具有可借鉴性。实验及仿真结果对于提高氩气工质下的螺旋波放电强度提供了一定的参考价值。

Abstract

luo xuan bo deng li zi ti yuan yi ji gao dian li xiao lv yu gao mi du you shi shou dao duo ge ling yu de qing lai 。luo xuan bo fang dian gao dian li xiao lv de ji li huo zhe gong lv ou ge mo shi ,yi zhi shi kun rao gai ling yu xue zhe de nan dian zhi yi ,dui yu fang dian guo cheng yu te xing de zhen duan ze shi jie shi ji wu li ji zhi de chong yao tu jing 。guang pu zhen duan neng gou ke fu jie ru shi zhen duan shou duan dui deng li zi ti de gan rao tong shi shou deng li zi ti shao shi deng bi duan ,ju xiang ying su du kuai 、cao zuo ling huo 。wei yan jiu luo xuan bo deng li zi ti de fang dian te xing yi ji qi ti ya li de ying xiang ,kai zhan le yi ya qi wei gong zhi qi ti de guang pu shi yan yan jiu ,bing zhen dui shi yan kai zhan le Heliccheng xu shu zhi mo ni 。tong guo gai bian guang qian tan tou jiao ju diao zheng jing xiang zhen duan wei zhi ,de dao pu xian jiang du de jing xiang fen bu 。you ya yuan zi 4p-4sneng ji yue qian chan sheng de pu xian zhu yao ji zhong zai 740~920 nmou jian ,pu xian xiang dui jiang du jiao li zi ji fa pu xian jiao jiang 。shi yan yan jiu fa xian ,zai jiao di ya qi ya li fan wei (0.2 Pa<PAr<1.0 Pa),sui zhao ya li zeng jia ,fang dian guang jiang xun su zeng jia ,dan shi dang ya li zeng jia dao da yu 1.0 Pazhi hou ,guang jiang zeng chang de qu shi bian huan ,shen zhi bu fen pu xian de xiang dui jiang du bu zai zeng chang ,da dao lei bao he zhuang tai ,lang miao er tan zhen ce liang de dao li zi mi du bian hua qu shi yu ji xiang shi 。guang jiang fen bu zai kao jin jing xiang bian jie chu (r≈4 cm)cun zai tu qi ,ju sui ya li zeng jia ,gai tu qi fen bu geng wei ming xian 。tong guo dui dian zi wen du de ji suan fa xian ,ya li zeng jia dao yi ding cheng du jiang ying xiang fang dian jun yun xing 。fang zhen jie guo xian shi ,zeng da ya li ,gong lv chen ji mi du de jing xiang fen bu zhu jian xiang jing xiang bian jie chu ji lei ,yu shi yan guan cha dao de pu xian jiang du jing xiang tu qi xiang yi zhi ,luo xuan bo yu TGbo de ou ge xiao lv zeng jia 。sui zhao qi ti ya li de zeng jia ,Erde jing xiang bian jie feng zhi jiang di ,yuan yin shi bo suo shou zu ni zeng jiang , TGbo bei you xiao de ju xian yu jing xiang jiao zhai de bian jie chu 。dian liu mi du zhou xiang fen liang Jzzai deng li zi ti nei bu he bian jie chu de feng zhi cheng xian zhe de jian xiao qu shi ,ke jian ,sui ran ya li zeng jia yi ding cheng du shang di gao le deng li zi ti mi du ,dan que xiang ying de jian xiao le dian li lv ,dao zhi zhou xiang dian liu mi du shou xian 。dan shi jing xiang dian liu mi du Jrque cheng xian xian jian xiao hou zeng da de qu shi ,ju zeng chang fu du ming xian ,zeng ge lai kan ,fang dian xiao lv you suo di gao 。ke jian kuo dang zeng jia qi ti ya li ,you zhu yu di gao fang dian de gong lv ou ge xiao lv he jiang du ,zeng jia deng li zi ti mi du 。guang jiang bi zhi fa shi zhen dui xian xing pu xian can shu ji suan de dian xing fang fa , Heliccheng xu yi shi zhuan ye ling yu nei ren ke du hen gao de ji suan gong ju ,jie guo ke kao ,fen xi fang fa ju you ke jie jian xing 。shi yan ji fang zhen jie guo dui yu di gao ya qi gong zhi xia de luo xuan bo fang dian jiang du di gong le yi ding de can kao jia zhi 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自光谱学与光谱分析的段朋振,李益文,张百灵,魏小龙,苌磊,赵伟灼,发表于刊物光谱学与光谱分析2019年08期论文,是一篇关于螺旋波放电论文,发射光谱论文,数值仿真论文,氩气压力论文,光谱学与光谱分析2019年08期论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自光谱学与光谱分析2019年08期论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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