等离子体与光电子混合鞘层实验模拟

发布时间：2017-10-14 19:11

  本文关键词：等离子体与光电子混合鞘层实验模拟

  更多相关文章： 等离子体 光电子 朗缪尔探针 粒子模拟

【摘要】：航天器和探月设备仪器长期暴露在月球表面鞘层环境中,而在太阳风以及紫外线照射的影响下,月表的电场环境将变得极为复杂,带电尘埃悬浮在月表环境中,很容易造成宇航设备的表面污染、通讯故障等问题,因此研究月表环境对于现代宇航科技而言至关重要。通常对月表鞘层的研究以理论建模、数值分析、卫星观测的方式开展,但是理论与数值模拟通常会对模型进行简化,无法考虑所有的因素;卫星观测又费时费力,成本昂贵,观测的区域也受限制。因此本文以地面模拟实验的方式来研究光电鞘层物理特性。但是地面的实验环境存在一定限制,无法反应出真实的月表鞘层结构,我们只能近似的模拟月表鞘层环境,使实验中的等离子体环境尽量稀薄,同时不影响鞘层结构的完整性,进而达到我们模拟月表环境的目的,并根据实验诊断得到的参数,通过能够有效模拟月表鞘层结构的matlab理论程序与PIC模拟程序进行计算,完成对实验数据的分析。为了实现对光电子鞘层的模拟,本文根据等离子体环境的需要,即等离子体环境要尽可能稀薄并且不会影响鞘层结构的完整性,来对实验系统进行改造,完成对实验平台的搭建,模拟等离子体环境,并通过朗缪尔单探针进行参数诊断,确定等离子体相关参数范围。之后,对经典鞘层进行模拟,通过朗缪尔发射探针测量鞘层中电势的分布,并通过matlab理论计算与PIC模拟程序进行对经典鞘层进行检验分析。在经典鞘层的基础之上,实验中引入光电材料与紫外UV光源,模拟光电子的生成。通过朗缪尔发射探针,对光电子鞘层内的电势进行诊断。实验结果表明,在经典鞘层,即没有光电子的情况中,模拟数据能够很好的与实验数据相吻合;但是在模拟光电子鞘层实验参数中,发现模拟数据与实验数据有较大的偏差,我们基于能够有效模拟月表鞘层结构的matlab理论程序与PIC模拟程序进行了分析,并指出可能是由于月表与实验环境中等离子体数密度相差过高,实验中不同粒子的碰撞效应,导致了实验鞘层结构与模拟仿真的鞘层结构的差异。
【关键词】：等离子体 光电子 朗缪尔探针 粒子模拟
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V416.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 低温等离子体12-13
• 1.4 低温等离子体诊断13-14
• 1.5 本文的主要研究方法及内容14-16
• 第2章 探针检测原理16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 朗缪尔探针16-19
• 2.2.1 德拜长度18
• 2.2.2 等离子体鞘层18-19
• 2.3 探针诊断原理19-23
• 2.3.1 单探针诊断原理19-21
• 2.3.2 发射探针诊断原理21-22
• 2.3.3 探针特性曲线影响因素22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 等离子体模拟实验系统搭建24-33
• 3.1 引言24-25
• 3.2 真空舱设备25-27
• 3.3 氩气调控系统27-28
• 3.4 等离子体放电系统28-29
• 3.5 真空抽气系统29-30
• 3.6 探针电源系统30-32
• 3.7 本章小结32-33
• 第4章 经典鞘层模拟实验33-43
• 4.1 引言33
• 4.2 朗缪尔单探针制作及其电路系统33-35
• 4.3 等离子体环境的模拟35-38
• 4.4 朗缪尔发射探针制作及其电路系统38-39
• 4.5 经典鞘层模拟39-42
• 4.6 本章小结42-43
• 第5章 光电鞘层模拟与分析43-54
• 5.1 引言43
• 5.2 光电材料43-45
• 5.3 光电子鞘层模拟45-51
• 5.4 碰撞因素分析51-53
• 5.5 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-61
• 致谢61

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 姚若河,池凌飞,林璇英,石旺舟,林揆训;射频辉光放电等离子体的电探针诊断及数据处理[J];物理学报;2000年05期

2 黄松,宁兆元,辛煜,甘肇强;CF_4气体ICP等离子体中的双温电子特性[J];物理学报;2004年10期

，

本文编号：1032678