低气压条件下氢气潘宁放电的模拟分析*

• 作者: 石磊 肖坤祥 钱沐杨 黎明
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 潘宁放电 氢气 粒子模拟 蒙特卡罗
• 年，卷（期）: 2013,（17）
• 所属期刊栏目: 气体、等离子体和放电物理
• 页码范围: 339-345
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.62.175205

摘要

为更好地理解低气压、弱电离条件下潘宁离子源放电过程中离子和电子的动力学行为，通过建立二维轴对称模型，采用粒子模拟与蒙特卡罗相结合(PIC/MCC)的方法，考虑了电子与氢气之间的弹性碰撞、激发、电离以及氢原子、离子之间的弹性碰撞和电荷交换等过程，对微型氢气潘宁离子源放电和引出过程进行了数值研究。考察了磁场位形、壁面二次电子发射系数、引出电压和充气压力对放电过程的影响，得到了实验中难以诊断得到的放电腔内电子与离子数密度分布，阳极电流、引出极离子电流、单原子氢离子比例和双原子氢离子比例等宏观参数与实验结果相一致。通过仿真使得对氢气潘宁放电机制的研究从定性过渡到定量，这对于潘宁离子源的设计和改进具有重要意义。