张连珠 孟秀兰 张素 高书侠 赵国明

(河北师范大学物理科学与信息工程学院,石家庄 050024)

1 引言

空心阴极放电是一种非常有效的等离子体源,典型的空心阴极结构是圆筒或一对平行平板,阳极在阴极两端或一端.近年来,空心阴极等离子体源的孔径尺寸越来越小,出现了微空心阴极放电(MHCD),微空心阴极阵列、高频微空心阴极放电等新型等离子体源.由于孔径尺寸的减小,可以实现高气压,甚至大气压放电,空心阴极放电的应用范围大大扩大.目前,研究应用主要在等离子体显示、微晶硅薄膜沉积、尘埃等离子体和等离子体推进器等高新技术领域[1,2];在光源、光探测器及材料处理方面的应用有很大的潜力[3].

目前对微空心阴极放电的理论,尤其是对N2微空心阴极放电机理,还不清楚[4,5].更好的理解MHCD特性,是设计改进微空心阴极放电及其应用技术的基础.然而,由于其孔径几何线度太小,通常的测微计、实验诊断是很困难的.计算机模拟就成为一种揭示MHCD物理机理的重要方法.例如夏广庆等采用流体模型研究了氩气微腔放电的参数特性[6];Gu等采用二维流体自洽模型预言了圆筒形氦气MHCD的特性[7];最近,He等采用流体模型研究了氩气直流矩形微空心阴极放电,计算了电势、电场、粒子密度和平均电子能量[3];Lazzaroni等采用global模型模拟氩气脉冲调制的微空心阴极放电[8].过去大多数的微空心阴极放电的模拟研究集中在氩气和氦气,采用流体模型较为普遍.氮及……