微波SPPs激励大气压低功率等离子体射流的研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eduaskbj
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相比于其他等离子体源,大气压等离子体射流具有密度大、活性高及产生设备简单等优异特点,具有很大的应用前景。但由于大气压微波放电常呈现流注形式,激发此环境下的微波放电需要很高的入射功率。因此,大气压微波等离子体射流放电实现代价较高。针对以上科学难题,我们利用表面等离激元(SPPs)局域增强电场易触发气体放电的优势,在大气压下激发微波等离子体射流。通过优化设计放电结构和波模耦合,从而大幅度降低微波的激励功率。  我们的放电方式与传统的电晕放电或介质阻挡放电方式不同,通过电磁理论分析,优化设计了放电结构和波模耦合,搭建了实验装置。在微波SPPs激励大气压低功率等离子体射流的实验研究中,进行了氩气、氦气、氮气的放电实验,对比了大气压下不同气体等离子体射流呈现的流注放电的颜色与形态差异,用光纤光谱仪对射流喷出的不同部分进行了简单分析。实验结果表明我们的设计能量耦合好、利用效率高,成功实现了最低20W的大气压微波等离子体射流的放电。  在微波等离子体射流的仿真研究中,利用HFSS的电磁仿真研究和基于PIC/MCC的粒子模拟,来验证表面等离激元(SPPs)的存在和解释实验现象,尝试探讨大气压低功率微波等离子体射流放电的机理。HFSS模拟的实验结果与SPPs的特征波长一致。PIC/MCC模拟出不同的时间步长,等离子体粒子密度的发展过程。
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