氧气空心阴极放电模拟

作     者：赵立芬 哈静 王非凡 李庆 何寿杰 Zhao Li-Fen;Ha Jing;Wang Fei-Fan;Li Qing;He Shou-Jie

作者机构：河北大学物理科学与技术学院保定071002 河北农业大学理学院保定071002 河北大学静电技术研究所保定071002 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2022年第71卷第2期

页      面：179-190页

核心收录：

学科分类：0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:51777051) 河北省高等学校科学研究项目(批准号:ZD2020197) 河北省自然科学基金(批准号:E2021201037)资助的课题。 

主　　题：空心阴极放电 氧气 流体模型 活性粒子 生成损耗机制 

摘      要：本文利用流体模型对气压为266 Pa的氧气环境下空心阴极放电的放电特性及不同粒子的生成损耗机制进行了模拟研究.模型中包含11种粒子和48个反应.在该模拟条件下,周围阴极所对应的负辉区产生重叠,表明放电中存在较强的空心阴极效应.计算得到了不同带电粒子与活性粒子的密度分布.带电粒子密度主要位于放电单元中心区域,电子和负氧离子O^(-)是放电体系中主要的负电荷,其密度峰值分别达到5.0×10^(11)cm^(-3)和1.6×10^(11)cm^(-3);O_(2)^(+)是放电体系中主要的正电荷,其密度峰值为6.5×10^(11)cm^(-3).放电体系中同时存在丰富的活性氧粒子,并且其密度远高于带电粒子,按其密度高低依次为基态氧原子O、单重激发态氧分子O_(2)(a^(1)Δ_(g))、激发态氧原子O(^(1)D)、臭氧分子O_(3).对电子、O^(-)和O_(2)^(+)的生成和损耗的反应动力学过程进行了深入分析,同时给出了不同活性氧粒子的生成损耗路径概要图.结果表明各粒子之间存在一个复杂的相互耦合的过程,每一个反应在生成某种粒子的同时也在消耗相应的其他粒子,最终各种粒子密度达到一个动态平衡.