氩氨混合气体放电的模拟

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1、博士学位论文氩／氨混合气体放电的模拟SimulationofArgonandAmmoniaMixtureDischarges作者姓名：奎壶学科、专业：笠直王生塑理学号：10802027完成日期：2013．09大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示

2、了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：乞篮i也鱼丝之叁垫鱼盛丛作者签名：：釜盘日期：垫f许j尘月J上日大连理工大学博士学位论文摘要Ar／NH3混合气体放电在便携式氢气发生装置、保护环境、氮化硅薄膜沉积、磁性液体制备和纳米碳管改性等方面都有极其重要的应用。尽管存在关于A栅3混合气体放电等离子体的部分实验和理论结果，但是由于成分复杂，粒子密度变化迅速等原因，测量等离子体参数需要复杂的实验设备。当前大气压等离子体放电的实验诊断手段仍旧十分有限。本项研究采用流体模型求解不同放电机制下Ar／NH3混合气体放电中的电子、离子和中性粒子的连续性方程，电子能量守恒方程和泊松方程

3、，主要研究了等离子体参数对氨的主要中性产物和氨离子密度空间分布的影响。本论文的研究内容概括如下：第一章叙述了A价哪3混合气体放电的应用及理论和实验的研究进展，并阐述了本项研究的意义和主要内容。第二章采用一维流体模型对大气压直流平板电极Ar／NH3混合气体放电进行模拟，探讨了在该放电模式时，氨气浓度和压强对粒子密度的影响。模拟发现，最主要的离子是～2+和触+，Ar2+的密度LLAr+的密度约高一个数量级。发现NH2的密度随着压强的增加而增加的趋势tgNH的密度随着压强的变化更明显。随着氨气浓度的增加和压强的增大，NH4+在氨离子中所占的比例变大，而Nil2一变化的趋势相反。NH+的密度比

4、氨的其它正离子的密度低得多。并采用二维流体模型的结果与一维流体模型的结果进行比较。第三章采用一维流体模型对大气压同轴电极介质阻挡Ar／NH3混合气体放电进行模拟，探讨了氨气中间态粒子密度的空间分布和氨气浓度对粒子密度、气体温度和电子温度的影响。模拟发现，在该放电模式下，H2的密度大于H的密度。NH4+成为最主要的氨离子。氨气的浓度较低时，Ar2+离子的密度高于时+离子的密度。随着氨气浓度的增加，氨气分解产生大量的NH，H2和NH2分子，心2+离子与其反应被大量消耗，使得Ar-离子的密度高于Ar2+离子的密度。随着氨气浓度的增加，气体温度略升高，而电子温度则略降低。第四章采用二维轴对称的

5、流体方程对低压微波电子回旋共振Ar／NI-13混合气体放电进行模拟。探讨了压强和微波功率对粒子密度的影响。模拟发现，随着微波功率的增加，电子和氨离子的密度均增加，然而其空间分布的均匀性变差。在低压下，NH3+离子的密度依次高于NH2+，NH4+和NH+离子的密度。第五章采用二维混合模型模拟了氨气浓度对低压磁控直流平板电极设备中Ar／NH3混合气体放电的影响。模拟发现，在压强为5mTorr时，舢+密度明显高于舡2+密度，在氨离子中NH3+的密度最大，然后依次是NH2+，NH4+和NH+。当氩气和氨气的体积比铆氨混合气体放电的模拟为l：1时，主要带电粒子的密度减小，其空间分布的均匀性变好。

6、电子温度略有增加。关键词：氩气；氨气；等离子体；数值模拟大连理工大学博士学位论文SimulationofArgonandAmmoniaMixtureDischargesAbstractAr／NH3admixtureplasmadischargehasailextremelyimportantroleinportablehydrogengeneratingdevice，environmentprotection，siliconnitridethinfilmdeposition，magneticfluidpreparationandnanotubemodificationandSOon．A

7、lthoughtherewerethepartialexperimentalresultsandtheoreticalcalculationresultsonAr仆IH3admixtureplasmadischarge，complexcomponentsandthedensitiessignificantlychangedwithtime，andthecomplexequipmentshavebeentomeasurethespatialand