氩气压力对螺旋波放电影响的发射光谱诊断及仿真研究

论文摘要

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。

论文目录

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 段朋振,李益文,张百灵,魏小龙,苌磊,赵伟灼

关键词: 螺旋波放电,发射光谱,数值仿真,氩气压力

来源: 光谱学与光谱分析 2019年08期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 空军工程大学等离子体动力学重点实验室,空军工程大学航空机务士官学校,四川大学空天科学与工程学院

基金: 国家自然科学基金项目(51776222,11372352),国家自然科学基金重大科研仪器研制项目(61627901),陕西省自然科学基础研究计划(2017JM1022)资助

分类号: O53

页码: 2341-2347

总页数: 7

文件大小: 3235K

下载量: 75

相关论文文献

• [1].Hastings-Powell化学反应扩散模型中复杂螺旋波的几何模型解释[J]. 广东化工 2018(24)
• [2].低磁场下驻波对螺旋波等离子体均匀性的影响[J]. 物理学报 2017(04)
• [3].不同耦合方式对单个振荡系统中螺旋波的影响[J]. 高师理科学刊 2016(05)
• [4].超低轨吸气式螺旋波电推进概念研究[J]. 航天器环境工程 2020(01)
• [5].大脑皮质中螺旋波的研究进展[J]. 中风与神经疾病杂志 2015(12)
• [6].时空调制引起的漫游螺旋波与旅行螺旋波共存现象[J]. 物理学报 2013(05)
• [7].非均匀激发介质中螺旋波的演化[J]. 物理学报 2010(09)
• [8].反应扩散系统中反螺旋波与反靶波的数值研究[J]. 物理学报 2018(18)
• [9].螺旋波等离子体发射光谱研究[J]. 北京印刷学院学报 2014(04)
• [10].三变量反应扩散方程中的多臂螺旋波[J]. 河北大学学报(自然科学版) 2009(04)
• [11].螺旋波等离子体中螺旋波与Trivelpiece-Gould波模式耦合及线性能量沉积特性参量分析[J]. 物理学报 2020(11)
• [12].电子温度对螺旋波等离子体中电磁模式能量沉积特性的影响[J]. 物理学报 2020(21)
• [13].螺旋波激发甲烷等离子体光谱诊断(英文)[J]. 原子与分子物理学报 2013(04)
• [14].短管螺旋波放电中等离子体参数测量和模式转化研究[J]. 物理学报 2014(23)
• [15].线型扩散性分布不均对螺旋波影响的浅析[J]. 广西物理 2012(01)
• [16].螺旋波等离子体原型实验装置中天线的优化设计与功率沉积[J]. 物理学报 2019(20)
• [17].高功率螺旋波等离子体诊断试验研究[J]. 推进技术 2019(03)
• [18].螺旋波等离子体放电特性的射频补偿朗缪尔单探针测量研究[J]. 真空科学与技术学报 2015(08)
• [19].通过提高扩散抑制心脏中的螺旋波和时空混沌[J]. 复杂系统与复杂性科学 2011(03)
• [20].螺旋波等离子体推进研究进展[J]. 推进技术 2011(06)
• [21].单个心肌细胞中随机钙火花诱发的钙离子螺旋波[J]. 物理学报 2012(15)
• [22].螺旋波离子推力器关键技术研究[J]. 真空与低温 2019(02)
• [23].心肌组织机械形变的元胞自动机模拟[J]. 计算物理 2018(03)
• [24].螺旋波等离子体能量耦合的研究进展[J]. 北京印刷学院学报 2016(06)
• [25].螺旋波等离子体推力器地面实验原理样机设计[J]. 中国科学:技术科学 2015(01)
• [26].Hindmarsh-Rose神经元阵列自发产生螺旋波的研究[J]. 物理学报 2018(03)
• [27].工资与物价会螺旋波动吗?[J]. 统计研究 2010(09)
• [28].基于格子Boltzmann方法研究扩散作用对螺旋波的影响[J]. 华中师范大学学报(自然科学版) 2019(03)
• [29].循环竞争博弈的线性控制[J]. 海军航空工程学院学报 2015(02)
• [30].螺旋波等离子体合成SiON薄膜及其特性[J]. 科学通报 2017(19)

标签：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;