射频(Radio-frequency:RF)大气压辉光放电(Atmospheric Pressure Glow Discharge:APGD)具有均匀稳定、放电电压低、等离子体密度高等优点,并且在大气压下即可实现,其在等离子体刻蚀、表面处理、环境净化等领域的研究受到广泛关注。由于RF APGD激发频率一般在兆赫兹(MHz)范围,放电中产生的电子、离子及各种活性粒子,不能在一个射频时间周期内耗尽,因此其被限制在放电空间中,RF APGD的这种限制效应,使等离子体的击穿电压和维持电压都较低,产生的等离子体密度也比较高。另一个方面,由于其中热积累效应较明显,等离子体中的气体温度也较高。随着放电强度的提高,等离子体也会从均匀稳定的α放电模式转变到不稳定的柱状放电γ放电模式。因此对放电特性的控制和放电机理的研究是当前国内外大气压辉光放电等离子体研究的热点之一,同时也是限制其进一步发展的瓶颈。大气压辉光放电等离子体的数值模拟研究能够有助于理解放电的机理和特性,弥补大气压辉光等离子体诊断技术的不足,控制和优化放电过程。本文的数值模拟研究内容如下。基于自洽的氩气大气压射频辉光放电的一维流体数值模型,其中结合电子和离子的输运方程,以及包括空间电荷在内的电场泊松方程,求解漂移-扩散近似的带电粒子及亚稳态原子的连续性方程、动量方程并耦合电流平衡方程,根据模拟结果分析氩气中大气压射频辉光放电等离子体产生的各种物理量的时空演化规律,进而探索放电机理及对放电稳定性控制的影响。氩气大气压射频辉光放电中存在α和γ两种不同的放电模式。β放电模式发生在整个等离子体放电区域,电压随电流的逐渐增长,等离子体的微分电导是正值,等离子体的稳定性易于在实验上控制。而γ放电模式中电离主要是局部的,发生在鞘层和主等离子区的边界区域,从电极发射的二次电子起到重要作用。每种放电模式的特性可通过与之对应的电流-电压关系表征,通过研究鞘层特性探讨氩气RF APGD的转变机理。在此基础上进一步研究射频激发频率、电极间距及介质阻挡对放电行为和特性的影响,其结果主要分别如下：(1)氩气RF APGD在不同射频激发频率6.78 MHz,13.56MHz和27.12 MHz下,随着射频激发频率的增加,发生放电模式转变的外加电压会降低,并且稳定的α放电模式的工作范围获得扩展。研究发现,氩气大气压辉光放电在高射频激发下工作更稳定,产生的等离子体强度更高。(2)在不同放电间距0.8 mm,1.2 mm和2.4 mm下,氩气RFAPGD在β放电模式下的电流参数范围有很大扩展,同时稳定放电所能达到的电流密度数值有所提高,说明在小的放电间距下可获得更高稳定的等离子体放电强度。(3)引入介质阻挡后,氩气大气压射频辉光放电的稳定性得到有效提高,同时也会保持氩气RF APGD的基本放电特性。电极上的介质层可以防止放电电流密度的快速增长。介质阻挡氩气大气压射频辉光放电同样也存在β放电模式和γ放电模式,类似没有介质阻挡的氩气辉光放电。介质阻挡氩气大气压射频辉光放电在β放电模式和γ放电模式中都是稳定的,放电可以工作在高电流密度的γ放电模式下,从辉光到弧光转变的趋势显著降低。