低温等离子体:原理与应用

目录前言**部分　等离子体物理基础第1章　等离子体基础知识31.1　等离子体的概念31.2　等离子体的基本参数和分类41.2.1　等离子体密度和电离度41.2.2　电子温度和离子温度41.3　等离子体的一般性质61.3.1　等离子体的准电中性61.3.2　德拜屏蔽和德拜长度61.3.3　朗缪尔振荡和等离子体频率81.3.4　等离子体参量和等离子体判据91.4　等离子体鞘101.4.1　鞘的形成101.4.2　稳定离子鞘的判据121.4.3　蔡尔德-朗缪尔定律141.5　等离子体电导和介电常数171.5.1　稳态电导171.5.2　高频电导和介电常数181.5.3　复电导和复介电常数181.5.4　磁化等离子体的介电张量201.5.5　等离子体中的波和色散关系22第2章　等离子体输运过程232.1　碰撞的基本规律232.1.1　弹性碰撞与非弹性碰撞232.1.2　平均自由程252.1.3　碰撞截面272.1.4　微分碰撞截面272.2　热运动272.2.1　平均能量和速率分布282.2.2　杂散电流密度292.3　迁移运动292.3.1　电子的迁移292.3.2　离子的迁移312.4　扩散332.4.1　连续性方程和扩散系数332.4.2　爱因斯坦关系332.4.3　纵向扩散和横向扩散342.5　双极扩散342.6　有磁场的电荷运动362.6.1　磁回旋362.6.2　有磁场的迁移362.6.3　有磁场的扩散372.6.4　有磁场的双极扩散392.6.5　磁场非均匀性的影响39第3章　等离子体基元过程433.1　电离433.1.1　电子碰撞电离433.1.2　激发态粒子电离和彭宁效应453.1.3　光电离453.1.4　合成电离463.1.5　热电离463.2　激发463.3　电荷转移473.4　电荷的消失473.4.1　离子复合473.4.2　电荷扩散483.5　负离子的产生和消失493.6　等离子体辐射513.6.1　等离子体辐射的主要形式513.6.2　谱线增宽54第4章　等离子体描述和模拟564.1　基于微观运动的粒子描述564.2　基于统计力学的动理学描述574.2.1　分布函数574.2.2　玻尔兹曼方程584.2.3　宏观量584.2.4　热平衡分布及宏观量604.3　基于宏观量的流体描述644.4　流体模拟方法664.5　PIC模拟方法70第5章　低温等离子体诊断805.1　等离子体诊断概述805.1.1　诊断对象805.1.2　主要诊断方法815.1.3　诊断系统实现825.1.4　数据采集与误差分析845.2　放电参数诊断865.2.1　电压与电场865.2.2　电流与磁场915.3　探针诊断925.3.1　探针的概念925.3.2　朗缪尔探针945.3.3　其他探针995.4　辐射测量1025.4.1　基本概念1025.4.2　红外光测量1025.4.3　可见光测量1035.4.4　紫外光测量1075.4.5　X射线和γ射线测量1095.4.6　高速摄影1105.5　光谱诊断1135.5.1　发射光谱1135.5.2　吸收光谱1175.5.3　激光诱导荧光光谱1185.5.4　光腔衰荡光谱1205.5.5　碰撞辐射模型1215.6　激光诊断与微波诊断1245.6.1　激光诊断技术1245.6.2　微波诊断技术129第二部分　气体放电理论第6章　汤森放电理论1376.1　电子崩和汤森电离系数1376.1.1　汤森**电离系数——a系数1376.1.2　汤森第二电离系数——B系数1396.1.3　汤森第三电离系数——y系数1396.2　汤森判据1396.3　帕邢定律1406.4　气体放电的相似定律1426.5　电负性气体的击穿1446.6　帕邢*线的适用条件和偏离1456.6.1　有限电极1456.6.2　微电极间隙1466.6.3　非均匀电场1466.7　放电的发展和稳定：罗戈夫斯基理论1466.7.1　空间电荷对放电的影响1466.7.2　自持放电的稳定过程1486.8　汤森放电理论的局限性148第7章　流注放电理论1507.1　流注放电理论的定性说明1507.2　雷特判据和米克判据1517.2.1　雷特判据1517.2.2　米克判据1537.3　流注击穿的一般公式1557.4　流注形成的概率1577.5　汤森放电与流注击穿之间的过渡159第8章　高频放电理论1618.1　电场频率对气体击穿的影响1618.2　迁移决定的击穿1648.3　扩散决定的击穿1658.4　高频电场的电离增强效应166第三部分　典型的低温等离子体产生形式第9章　直流辉光放电和汤森放电1719.1　正常辉光放电的基本特征和分区1719.1.1　阴极区1719.1.2　过渡区1729.1.3　正柱区1739.1.4　阳极区1749.2　稳定阴极位降区分析1759.2.1　伏安特性1759.2.2　阴极位降和电流密度1779.2.3　正常辉光放电电流密度的稳定机制1799.3　过渡区分析1809.4　正柱区分析1819.4.1　带电粒子的径向分布1829.4.2　电子温度1839.4.3　轴向电场强度1849.4.4　放电电流对电子温度和电场强度的影响1859.4.5　径向电场分布1879.5　汤森暗放电1889.5.1　电流和电荷分布1899.5.2　电场分布1909.5.3　汤森暗放电的电流极限1919.6　稳定辉光放电和汤森放电的形成过程1919.6.1　辉光放电的形成过程1919.6.2　汤森放电的形成过程1939.6.3　亚辉光放电和脉冲放电1959.7　辉光放电的不稳定性1959.7.1　不稳定性的一般机制1959.7.2　条纹现象1999.7.3　放电通道收缩和自组织2059.8　几种非正常辉光放电205第10章　空心阴极放电20710.1　空心阴极放电的基本结构和形成20710.2　空心阴极放电的特征21010.2.1　腔内电位和电场分布21010.2.2　负辉区的电子能量分布21010.2.3　阴极溅射21110.3　空心阴极放电的产生条件21110.4　空心阴极放电的模式转换21210.4.1　空心阴极放电的启动21210.4.2　伏安特性*线21210.4.3　HCD的实现方式21410.5　增强空心阴极放电21510.6　微空心阴极放电216第11章　电弧放电21811.1　电弧放电的特点和类型21811.1.1　电弧放电的特点21811.1.2　电弧放电的分类22111.1.3　几点问题22111.2　电弧放电的结构与特性22211.2.1　电弧放电的结构22211.2.2　阴极区物理过程与特性22311.2.3　阳极区物理过程与特性22611.2.4　正柱区物理过程与特性22711.3　电弧放电的电极电位分布和伏安特性23011.3.1　电位分布23011.3.2　伏安特性23111.4　电弧放电的启动、稳定燃烧与熄灭23311.4.1　电弧放电的启动23311.4.2　电弧放电的稳定燃烧23411.4.3　电弧放电的熄灭23411.5　不同气压电弧放电的特点23511.5.1　真空电弧放电(p11.5.2　低气压电弧放电(7.5mTorrp11.5.3　高气压电弧放电(76Torrp760Torr)23611.5.4　超高气压电弧放电(p>760Torr)237第12章　电晕放电23812.1　电晕放电的基本结构和击穿特性23812.1.1　电极结构23812.1.2　电晕击穿23912.1.3　极性效应24012.1.4　击穿时延24112.2　稳定电晕及伏安特性24212.2.1　稳态电晕的离子和电场分布24212.2.2　稳态电晕的伏安特性24412.2.3　稳定电晕的阈值条件24512.3　电晕离子风24612.4　电晕放电的模式转换24912.4.1　伏安特性24912.4.2　电晕放电的模式转换过程25112.5　特里切尔脉冲25412.5.1　特里切尔脉冲的特征25412.5.2　特里切尔脉冲的形成过程和机理25612.5.3　特里切尔脉冲的电磁辐射特性26512.5.4　一般电晕放电的电磁辐射265第13章　介质阻挡放电26713.1　DBD的基本结构和原理26713.2　辉光DBD27013.2.1　对面型DBD27013.2.2　共面型DBD27713.2.3　沿面型DBD27913.2.4　基于DBD的等离子体射流28213.3　流注DBD28513.4　DBD的模式转换28613.5　DBD的非线性现象29113.5.1　条纹29113.5.2　自组织斑图29513.5.3　时间混沌和分岔300第14章　射频放电31314.1　电容耦合射频放电31414.1.1　电容耦合等离子体中场的一般特征31414.1.2　恒定离子密度模型31714.1.3　等效电路32014.1.4　其他特性32414.2　电感耦合射频放电32714.2.1　电感耦合等离子体中场的一般特征32814.2.2　系统总阻抗与等离子体阻抗33214.2.3　电感耦合等离子体的变压器模型33514.3　螺旋波放电33614.3.1　螺旋波及装置介绍33714.3.2　无限大磁化等离子体中射频波的传播33814.3.3　圆柱等离子体中螺旋波34014.3.4　其他问题341第15章　微波放电34415.1　微波产生的等离子体34415.2　等离子体中的微波传播34515.3　电子回旋共振等离子体源347第四部分　低温等离子体应用技术第16章　低温等离子体表面工程技术35516.1　低温等