微空心阴极放电

空心阴极灯的光谱特点
空心阴极灯是一种气体放电光源，其光谱特点如下：
1. 宽谱红外辐射：空心阴极灯在可见光谱和红外光谱中都有较强的辐射。

红外辐射主要集中在长波红外区域，对于红外光谱的分析具有一定的优势。

2. 窄谱性：空心阴极灯的谱线较为窄，谱线宽度通常在0.1纳米以下。

这种窄谱性使得空心阴极灯在光谱分析中具有较高的分辨率和准确性。

3. 不连续光谱：空心阴极灯的光谱呈现离散的发射线，线状分布较密集。

这一特点使得空心阴极灯在光谱分析中容易确定和区分不同元素的发射线。

4. 发射线强度高：空心阴极灯的光谱中，某些谱线的强度相对较高，有利于元素的定量分析和检测。

5. 无红杂散光：空心阴极灯的光谱中，红外辐射大大减少，基本无红杂散光的干扰，使得分析结果更为准确可靠。

总的来说，空心阴极灯的光谱特点主要包括宽谱红外辐射、窄谱性、不连续光谱、发射线强度高和无红杂散光。

这些特点使得空心阴极灯在光谱分析中具有较高的分辨率、准确性和灵敏度。

原子吸收光谱中空心阴极灯的作用
空心阴极灯在原子吸收光谱中起着至关重要的作用。

空心阴极灯是一种特殊的光源，它通过放电产生的原子或离子的激发态来产生特定波长的光。

在原子吸收光谱分析中，空心阴极灯的作用主要有以下几个方面：
1. 提供激发光源，空心阴极灯能够提供特定波长的激发光源，这对于激发待测物质中的原子或离子至其激发态是至关重要的。

这种激发光源的特性使得原子或离子能够吸收特定波长的光，从而实现对样品中特定元素的检测和分析。

2. 产生特定波长的光，空心阴极灯通过放电产生的原子或离子的激发态能够产生具有特定波长的光。

这种特定波长的光能够被待测样品中的原子或离子吸收，从而产生特征性的吸收光谱信号。

3. 提高灵敏度和选择性，空心阴极灯能够提高原子吸收光谱分析的灵敏度和选择性。

通过选择合适的空心阴极灯，可以实现对特定元素的高灵敏度检测，同时避免其他元素的干扰，从而提高分析的准确性和可靠性。

总的来说，空心阴极灯在原子吸收光谱中扮演着提供激发光源、产生特定波长的光以及提高分析灵敏度和选择性的重要角色。

它为
原子吸收光谱分析提供了必要的光源和条件，使得对样品中特定元
素的检测和分析成为可能。

微空心阴极放电的3维数值模拟
以《微空心阴极放电的3维数值模拟》为标题，本文将介绍微空心阴极放电（microhollow cathode discharge，MHD）的三维数值模拟方法。

首先，MHD是一种流体动力学通量控制的电放电现象，它可以通过分析电离气体动力学和电磁学的特性来解释。

MHD的性能评估分析依赖于准确的电流和动能流量计算，而由于MHD的复杂性，传统的实验法和理论分析方法无法有效地提供准确的数据，因此近年来数值模拟被广泛应用于MHD的性能评估分析。

其次，为了有效地实现MHD的三维数值模拟，需要建立数学模型来描述MHD的特性，具体过程如下：1.构建具有电离气体和电磁学特性的偏微分方程系统，该系统包括三维电荷守恒方程、温度方程、电流和动能方程等；2.基于有限元方法，对方程进行数值求解，获得电离气体的电流、电位场和温度场等参量的定性和定量的结果；3.通过数据的可视化，可以清晰地描绘出MHD的形态和动态性质。

在实际应用中，MHD的三维数值模拟可以用于研究器件间力学耦合关系，并且可以用于预测周围电磁场对器件的影响，以及电流和动能交换等问题。

同时，它还可以用来提高微空心阴极的节能性能，改善其功率利用率。

最后，微空心阴极放电的3维数值模拟是一种重要的工具，可以有效地评估MHD的性能，获得准确的参数以及研究MHD的动态性质，并可应用于提高微空心阴极的节能性能和功率利用率。

综上所述，本文研究了微空心阴极放电的三维数值模拟，介绍了建立模型的过程，以及实际应用中的准确性、可视化等特性。

未来仍需解决微空心阴极放电数值模拟中的一些具体问题，以确保微空心阴极的效率性和可靠性。

目录中文摘要、关键词…………………………………………（）1、绪论………………………………………………………（）1.1应用前景…………………………………………………（）1.2本课题研究的目的、意义和主要研究内容…………（）2、空心阴极放电原理及一般特性………………………（）2.1模型描述………………………………………………（）2.2快电子模型………………………………………………（）2.3模拟方法…………………………………………………（）2.4算法………………………………………………………（）3、电场的分布及计算………………………………………（）3.1电场的分布………………………………………………（）3.2电场的计算………………………………………………（）3.3讨论………………………………………………………（）4、结论………………………………………………………（）参考文献……………………………………………………（）英文摘要、关键词…………………………………………（）附录…………………………………………………………（）空心阴极放电的电场分布与计算摘要:运用粒子和流体组合模型理论研究了空心阴极放电中阴极面上二次电子发射对阴极面上的电场、离子流和离子密度沿阴极截面的空间分布的影响.得到放电稳定状态时的电场径向分布和带电粒子的密度分布。

利用模拟结果研究了基板偏压为-250 V和-400 V放电条件下的空心阴极放电特性。

结果表明, 从阴极面发射的电子在进入负辉区后,可以形成振荡电子,因而具有增强电离的作用。

放电中存在空心阴极效应,放电时的等离子体区在阴极管的中心轴附近,且改变基板偏压对电子密度、粒子密度的空间分布有所影响,随着基板负偏压增加更有利于沉积均匀致密的薄膜。

关键词: 空心阴极放电,粒子模拟,流体组合模型1绪论空心阴极放电(HCD)是一种特殊形式的辉光放电,其负辉区(NG)和阴极位降区(CDS)被阴极表面包围在管的内部。

空心阴极效应
空心阴极效应是一种物理现象，指在一定条件下，阴极表面的电子因
遭受空间电荷效应的限制而无法尽可能地发射，使电流密度非线性增
大的现象。

该现象存在于许多真空设备中，例如电子显微镜，离子束
刻蚀装置，电视机等。

空心阴极效应发生的机理很复杂，但可以简单地概括为以下几个步骤：
1. 阴极表面电子的发射
阴极表面吸附了许多电子，这些电子在受到外界电场的作用下，能够
从表面脱离，并形成电子云。

这个现象称为阴极表面电子的发射。

2. 电子的集束
电子云会被外加电场聚集成一个集束，这也就是“空心”的由来。

在
这个过程中，由于电子的碰撞和散射，一些电子会掉落并落到电极上。

3. 空间电荷效应
当电子密度增加时，它们之间的相互作用会越来越强，最终会限制电
子的发射。

这种相互作用称为空间电荷效应。

随着电子云密度的增加，空间电荷效应也会变得更加强烈。

4. 阴极电流密度的非线性增长
由于空间电荷效应的限制，阴极表面的电流密度即使在外加电场增大
的情况下，也不会线性增大。

这种情况称为阴极电流密度的非线性增长。

空心阴极效应在很多真空设备中都是一个很严重的问题。

这是因为它限制了设备产生的电流密度，从而降低了设备的工作效率。

为了解决这个问题，人们想出了很多办法，例如使用超短脉冲电场，改变电子文化，提高阴极表面的电热发射能力等。

总的来说，空心阴极效应是一个不可避免的物理现象，但在某些情况下可以通过适当的措施来减轻它的影响。

对于研究电子行为和开发高效真空设备的人员来说，深入研究和理解这个现象是非常重要的。

第：急：：期、激光与光电子学进展２０∞年５月一…………－————…ｊ一’一“＿＊一ｖｏｌ柏№．５Ｍａｙ２００３８ＫｕｍｉｗａＹ，ｓＩｌｇｉｍｏｔｏＮ，ＯｃＭａｊＫ耐以．胁ｉｏｎｓｐＨｃｅａｂｌｅ锄ｄｍ曲ｅ击ｃｉｅｎｔＢｉｎｂ嬲ｅｄＥＤＦｆｏｒｓｈｏｒｔｋｆ蟮出ａｎｄｂｍａｄｂ锄ｄａｐｐｌｉｃ鲥ｏｎｐｕｎｍｅｄａｔ１４８０ｎｒｒＬ０阳’２００１．Ｔｌｌｌ５一ｌ９ＫｏｍｕｂｉＴ，Ｙ甜ｎａｒｎｏｔｏＴ，ＳＩｌｇａｗａＴ晚耐．１４７岬ｂ锄ｄＴ““ｄｏｐｅｄｎｕ０一ｄｅ丘ｂｒｅａｍｐ】访ｅｒ瑚ｉｒＩｇａ１０６４岬ｕｐｃｏｎｖｅ商ｏｎｐｕｒｎｐｉｎ孚砒ｍ攘三日托，１９９３，２９：ｌｌＯ—１１２１０Ｋｏｍｕｋ出Ｔ，ｎ啪ａｍｏｔｏＴ，ｓ１】ｇａｗａＴｅ￡ｍ．．ＥｍｃｉｅｎｔＩ母ｃｏｎｖｅ璐ｉｏｎｐｕｍ叫ｎｇａｔ１．０６４叫ＩｏｆＴｈ３＿＿ｄｏｐｅｄｎｕｏｎｄｅ６ｂｅｒｌ嬲ｅｒ０ｐｅｒａ曲ｇ删ｄ１．４７州Ｌ皿∞加仡工ｅ札１９９２，９：８３０—８３２儿Ｋ０ｍ１１ｂｉＴ，Ｙａｍａｍｄｔ０Ｔ，ｓｕｇａｗａＴ以她Ｕｐｃｏｍ碓ｒｓｉｏｎｐ唧ｅｄⅡ咖ｊ砌一ｄｏｐｅｄｎｕｏ咖ｅ助ｅｒａｍｐｌ访ｅｒ粕ｄｌａｓｅｒｏｐｅｒａ廿ｎｇ砒１．４７岬删，钆勰￡五蚀ｃ帅竹．，１９９５，ｌｌ：１８８０—１８８９１２ＣｏｌｅＢ，ＤｅｎｎｉｓＭＬＳ＿ｂａｎｄａｍｐｌ访ｃａｔｉｏｎｉｎａｍＬｌｌｉｌ】Ｉ【ｌｄｏｐｅｄ枷瑚舱ｆＩｂｅｎ０同Ｆ２００ｌ，ＴｕＱ３一ｌ∞磁慢蚰ａｔｓｕＴ’Ｙａｎｏ一（）ｎｏＴ耐越Ｉ脚一ｍＤｄｅ—ｐｌ珊ｐｅｄＭｇｈｂ一踟ｃｉｅｎｔｇａｉｎ—ｓ¨此ｅｄｌ量ｌ山ｉⅢｎ—ｄｏｐｅｄ脚ｌｅｒ越印监ｅｒ０ｐｅｒ蛳１１９ｍｍｅ１４８０～１５ｌＯｎｍｂ柚ｄ．（１Ｆ∥２００１．ＴｕＱ４—１１４ＳｈｅｎＳ，Ｎａｆ咖ｙＭ，ＷａｌｓｏｎＳＪ甜越．．Ｔｈｌ】ｌｉｕｒｎ—ｄｏｐｅｄｔｅＵｌｌｒｉｔｅｇＬ鹳ｓｅｓｆｏｒＳ—ｈａｎｄａｍｐ蛳ｃａ廿０ｎ．０粥’２００１，ＴｕＱ６～ｌ１５印新达，何万晖，刘水华等．分布式拉曼光纤放大器的分析与实验．光通信研究，２００ｌ，６：１２，１７１６魏淮，童治，简水生．拉曼光纤放大器的几项关键技术光纤与光缆厦其应用技术，２００１，３：２６～２９１引言微空心阴极放电及其应用周俐娜王新兵赖建军姚细林（华巾科技大学激光技术围家重点实验室，武汉４３００７４）州ｆＡ…ｑ提要微空心阴极放电（咖ｃＤ）是指阴极孔径为亚毫米最级时的高气压辉光放电。

第16卷　第8期强激光与粒子束Vol.16,No.8 2004年8月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS Aug.,2004　文章编号:　100124322(2004)0821049205具有空心阴极放电特征的射频放电的两电子组模型Ξ余建华1,　赖建军2(1.深圳大学工程技术学院,广东深圳518060;　2.华中科技大学光电子工程系,湖北武汉430074) 摘　要:　运用两电子组模型,考虑了射频放电中的α过程和γ过程两种电离机制,并结合流体模型,研究了中等气压下窄电极间隙容性耦合射频放电在运行模式转变区的等离子体密度以及电离速率分布等特性。

理论研究表明,γ电离过程在高电流模式运行中起主要作用,并证实了此类放电中存在显著的电子摆钟效应,具有类似于空心阴极放电的特征。

关键词:　射频放电;　空心阴极放电;　两电子组模型 中图分类号:　O53 文献标识码:　A 最近几年,容性耦合射频放电(CCRF )方式被成功地用于激励金属离子激光器,成为在紫外波段获得连续激光最有前途的激励方式之一[1,3]。

CCRF 能够用于激励离子激光器,是因为CCRF 放电存在两种不同的运行模式,即低电流下的α模式和高电流下的γ模式[4]。

高电流模式类似于空心阴极放电,不仅具有可观的高能电子,而且缓冲气体离子密度大,放电电流大,适合于激励离子激光器[2]。

射频放电存在的以上两种电离机制分别对应于两种电子群,即受振荡电场影响的体电子(α电子)和离子轰击电极而发射的高能电子即快电子(γ电子)。

理论上发展了多种模型来模拟射频放电这两种电离过程以及不同模式的转变过程,如分析模型、自洽流体模型,Monte Carlo 模型、PIC 2MC 组合模型等,但是大多数模型针对特殊用途的低气压射频放电[5,6],中等气压下的射频模型较少。

J.P.Boeuf 等[9]用两电子组模型研究了氦射频放电(气压400Pa ,电极间距0.03m )中α和γ模式的转变过程。

空心阴极灯的工作原理和特点
空心阴极灯是一种应用光电离技术的灯具，其工作原理是利用低压放电使气体分子激发并发射特定的光线。

空心阴极灯的主要特点如下：
1. 组件结构：空心阴极灯包括两个主要组件，即空心阴极和荧光屏。

空心阴极由一个玻璃管内壁涂上感光物质的金属薄膜组成，荧光屏则涂有荧光粉。

2. 激发动力：空心阴极灯采用低压放电，通过其电子束轰击空心阴极上的感光物质，使感光物质释放出多余的电子。

这些电子通过离子交换进一步激发气体分子，从而发射光线。

3. 发光原理：当电子束激发荧光屏内的荧光粉时，荧光粉会吸收电子的能量并重新辐射出可见光，并呈现出不同的颜色。

通过控制气体类型和荧光粉的配比，可以获得不同颜色的光线。

4. 能量效率：空心阴极灯具有较高的能量效率，因为其采用低压放电，电流较小，能够实现较高的能量转换效率。

同时，荧光屏的荧光粉也能很好地转换电子能量为可见光。

5. 寿命：空心阴极灯的寿命较长，因为其电流较小，电子束对荧光屏的损伤较小。

同时，在低压放电状态下，电子束的能量较低，使得荧光粉的损耗也相对较小。

6. 可调节性：空心阴极灯可以通过调整电流、电压和荧光粉的配比来实现不同颜色的光线发射，从而满足不同应用场景的需
求。

需要注意的是，空心阴极灯在工作过程中会产生一定的热量，因此需要进行散热设计以保证其正常工作。

空心阴极放电原理
空心阴极放电是一种特殊的电子放电现象，可以在一定条件下在空气
中产生气体放电。

空心阴极放电的原理基于电子发射现象和反常电晕放电
现象。

当高电场作用在空气中时，电子会受到加速并获得足够的能量，以克
服空气分子周围的电中性层，撞击分子后产生二次电子。

这些多次撞击后，会产生足够强的正离子和负离子区域，形成电晕放电。

但是，空心阴极放
电区别于传统的电晕放电，它是在一个中空引出极内部通过导电路径来维
持阴极晕放电的。

在空心阴极放电器中，空气中的离子在强电场的作用下会被加速，然
后撞击阴极壳产生二次电子，这些二次电子在阴极内部产生电子轰击使得
空气分子不断离子化，从而产生气体放电，这样循环就形成了一个稳定的
气体放电环境。

空心阴极放电具有响应快、灵敏度高、能耗低等优点，广泛应用于传
感器、气体分析、离子排放等领域。

空心阴极灯的工作原理
空心阴极灯是一种冷阴极放电灯，它的工作原理基于冷阴极发射电子并通过气体放电来产生光。

空心阴极灯的结构主要包括两个部分：空心的阴极和外部的阳极。

阴极由一种特殊的材料制成，其表面被涂覆上一层能够发射电子的发射层。

阳极则通常是一个金属网格或板。

当空心阴极灯通电后，阴极表面涂层中的一些自由电子会被加热并获得足够的能量，以克服发射层的势垒而从阴极表面发射出来。

这些电子被称为阴极射线。

在阴极射线发射出后，它会被一个带有高电压的阳极吸引，从而形成电子束。

在电子束通过空气或其他气体时，它会与气体分子碰撞。

这些碰撞会使得气体分子的电子跃迁至高能级，而当分子电子回到低能级时，会释放出能量。

这些能量以光的形式辐射出来，产生可见的光线。

由于每个气体分子所释放的能量是固定的，不同气体产生的光色也不同。

因此，通过选择不同的气体，可以使空心阴极灯发出不同颜色的光。

需要注意的是，空心阴极灯需要在真空或是较低压力的气体环境下工作，以保证阴极射线的正常发射和气体放电的进行。

总的来说，空心阴极灯的工作原理是通过阴极发射电子，并与
气体分子碰撞产生光。

这种特殊的工作原理使得空心阴极灯在照明、广告、装饰等领域有着广泛的应用。

一种新颖的微空心阴极放电等离子体推力器夏广庆;毛根旺;Nader Sadeghi【期刊名称】《固体火箭技术》【年(卷),期】2008(031)006【摘要】微小卫星的发展和成功应用迫切需要新型微推力器的研制.微放电技术是等离子体放电中重要的一类,近几十年来成为各国的研究热点.其中,微空心阴极放电(MHCD)是一种新颖的非平衡高气压辉光放电,其优点是可以在高气压下稳定放电,并且只需要非常低的电压(几百伏特)或者输入功率(百毫瓦数量级).MHCD建立在2个几百微米厚度的金属平面电极上,材料可以是钼、铝等,由电介质(云母或氧化铝)隔开."三明治"的布局结构上从一个电极到另一个电极钻有直径为几十微米到几百微米的孔,气体压强可以很高,甚至超过大气压.微空心阴极放电较小的尺寸结构与强烈并可控的气体加热相结合,可以开发应用在新型的电热式微等离子体推进上.由于微空心阴极放电等离子体推力器在微放电等离子体中加热了工质气体,随后通过微喷管喷出产生推力,因此与传统的冷气微推力器相比,可大大提高推力器的比冲和推力.【总页数】4页(P565-568)【作者】夏广庆;毛根旺;Nader Sadeghi【作者单位】西北工业大学航天学院,西安,710072;西北工业大学航天学院,西安,710072;光谱物理实验室,约瑟夫·傅立叶大学&法国国家科学研究中心,38041,格勒诺布尔,法国【正文语种】中文【中图分类】V439+.4【相关文献】1.一种提高空心阴极推力器推力的发射体外置方法 [J], 刘晨光;宁中喜;孟天航;韩星;于达仁2.微空心阴极放电机理及其在电热式推力器中的应用 [J], 夏广庆;毛根旺;Nader Sadeghi3.微空心阴极放电推力器性能研究 [J], 夏广庆;毛根旺;陈茂林;孙安邦4.N_2/Ti微空心阴极放电等离子体阴极溅射模拟 [J], 高书侠;张素;孟秀兰;张连珠5.狭缝型微空心阴极维持放电等离子体 [J], 王跃东;欧阳吉庭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

空心阴极灯发射锐线的原理
在空心阴极灯的两电极施加一定的电压，形成电场。

灯内充有的惰性气体，在常温下总有少数原子电离为自由电子和正离子，在电场的作用下，它们分别向阳极和阴极加速运动，运动过程中与其他原子碰撞，导致原子电离，放出二次电子，使电子、正离子增加，放电现象得到维持，而且，保持放电的工作电压比起辉电压低。

阴极内表面在被轰击的过程中，因受热使原子热蒸发逸出，对低熔点易挥发更加明显。

同时，具有较大加速运动的正离子群，轰击阴极内表明，使其原子被溅射出来。

被溅射和热蒸发出来的阴极内表面的原子进入空心阴极空问内，与放电过程中被加速运动的正离子、二次电子以及气体原子之间发生非弹性碰撞，从而获得能量被激发到高能态。

当它回到基态时，以辐射特征波长的形式，将得到的能量释放出来。

发生高能级非弹性碰撞时，发射火花线或离子线；发生低能级非弹性碰撞时，发射原子线。