等離子體化學的案例
使用 COMSOL 進行等離子體化學仿真
重物質傳遞系數
對于所有重物質，等離子體接口中的默認設置是基于動力學理論計算擴散系數。用于計算擴散系數的方程使用了每種物質的摩爾質量、勢特征長度、勢能最小值和偶極矩。（你可以在參考文獻4和等離子體模塊用戶指南文檔的物質傳遞屬性部分了解有關此方程的更多信息。你可以手動引入此信息，也可以使用預設物質，如圖4所示。對于離子，默認情況下，使用擴散系數和愛因斯坦關系計算物質遷移率。但是，也可以選擇指定遷移率并使用愛因斯坦關系計算擴散系數。要了解如何將離子遷移率用作一般意義上的電場函數，請參閱參考文獻5。
圖4 模型開發器顯示了用戶定義的氬氣和氧氣混合物的等離子體化學物質的功能。
數據來源
如果沒有等離子體化學和相關數據，也可能很難獲得。需要大量的文獻研究，在許多情況下也需要大量的猜測工作。在這里，我們重點介紹可用于查找與等離子體化學相關的數據的參考文獻。例如，參考文獻6介紹了如何開發等離子體化學。作者還提供了等離子體化學數據的其他參考資料，并討論了如何估算數據。參考文獻2 和參考文獻3是關于等離子體物理和等離子體化學的教科書，并提供等離子體化學數據。參考文獻5包含將離子遷移率用作電場函數的示例。為了獲得電子碰撞反應，我們建議使用 LXCat 數據庫。
獲得完整的等離子體化學的最簡單方法是找到一篇已經完成的論文。參考文獻7和參考文獻8中提供了這方面的一個例子，作者分別介紹并討論了氬氧混合物和氯等離子體的等離子體化學成分。作者使用全局模型來研究化學物質，并使用實驗結果進行驗證。
開發等離子體化學的工作流程
等離子體化學通常用于對等離子體反應器進行建模。但是，最好將等離子體化學的制備與反應器模型的創建分開。設置反應器模型時，建議使用簡單的等離子體化學（如下面示例1 部分中的化學成分）以避免與等離子體化學相關的問題。
展開 粗論COMSOL等離子體仿真
接下來小編結合大部分人遇到的問題談一談使用COMSOL對等離子體進行仿真的困難！
1.首先我們要清楚COMSOL能仿真哪些等離子體現象？
這不是一個絕對的能或不能的問題。如果我們單純指comsol的等離子體模塊，那可以仿真的等離子體類型有很多。等離子體模塊的控制方程就是所謂的流體模型（即漂移擴散近似D-DA），我們知道等離子體仿真包括流體模型，粒子模型，混合模型。而流體模型針對不同的等離子體類型又有不同的‘變種’。比如常見的實驗室內低溫等離子體反應器如CCP,ICP，電暈，大氣壓的streamer，jet，直流輝光，這幾大類都可以使用漂移擴散的流體模型。那么對于等離子體反應物種仿真，comsol也提供了全局模型。對于局部電場較高的情況下，提供了局部場（LFA）近似模型。
還有一類采用swarm參數的模型，比如電離系數，復合系數等均為局部電場的函數，這類模型可以使用PDE模塊。
如果想模擬局域或非局域熱平衡狀態的低溫等離子體，比如電弧，等離子體炬等熱等離子體，其控制方程為磁流體力學方程組，此時等離子體模塊將不再適用。而改用組合使用CFD和電磁場模塊。不要再嘗試用不適合的模型求解某個特定問題，那都將是徒勞。
原則上，只要仿真的物理模型為可數值求解的PDE方程組均可以使用comsol進行求解。
2.等離子體模塊的氣壓限制
氣壓不能太低（小于0.01Pa，但實際上針對不同的放電類型，有些類型的最低氣壓限制可能更高），因為氣壓過低等離子體已不能使用流體描述，流體模型將不再適用。
3. 網格的影響，難度****
網格不光影響計算精度，還嚴重影響計算收斂性，特別是等離子體仿真。網格要“合適”不能過疏也不能過密。
展開 Lumerical案例 | 基于MIM雙環諧振器的等離子體光學生物傳感器
近日，一項發表于《Scientific Reports》的研究為這一困境提供了解決方案[1] —— 基于金屬-絕緣體-金屬（MIM）雙環諧振器的等離子體光學生物傳感器，以其超高靈敏度、快速響應及多細菌區分能力，有望重塑細菌檢測技術格局。
細菌檢測技術的現狀與痛點
細菌感染仍然是全球發病率和死亡率的主要原因，診斷延遲往往會加劇臨床結果。然而，傳統檢測手段存在顯著短板：微生物培養需數天時間，PCR與酶聯免疫吸附試驗（ELISA）技術依賴實驗室條件且操作復雜，難以在資源有限地區推廣應用。即便在技術相對成熟的場景，這些方法對早期感染的低濃度細菌也常出現漏檢，延誤治療時機。
近年來，光學生物傳感器憑借無標記檢測、實時分析、可微型化等優勢成為研究熱點，其中等離子體傳感器因對局部折射率變化的超高敏感性脫穎而出。表面等離子體激元（SPPs）在金屬-介質界面的激發，可將電磁場強局域化，極大增強光與生物分子的相互作用，為高靈敏度檢測奠定基礎。但現有技術在特異性、多參數優化及實際環境適應性上仍有提升空間。
MIM 雙環諧振器傳感器的設計與優化
（一）核心結構：MIM雙環諧振器的設計
該傳感器采用MIM雙環諧振器結構，其結構如圖1所示，核心由兩層金屬夾一層介質基板構成，通過納米環與垂直臂的巧妙布局實現電磁場強約束。具體設計中，金納米環與金背反射器的組合被選為最優方案——金具有優異的等離子體共振特性與化學穩定性，可有效減少生物環境中的干擾；絕緣介質基板由一層制成，厚度經優化后確保電磁場與分析物的高效作用；傳感器整體結構參數通過粒子群優化（PSO）算法迭代優化，最終確定關鍵尺寸如表1所示。
展開 什么是等離子體（Plasma）？
我們在等離子體理論中，明確定義，一切傳統科學所定義的宇宙、星系、恒星、行星、原子、質子、電子、中子、植物、動物、人類、外星人和生命，都被定義為，是具有不同質量和磁引力場強度的等離子體。
我們對“物質”的定義為：多個等離子體相互作用，在環境中獲得磁引力場的平衡后，組合在一起的分子狀態。
所有磁引力場強度處于物理世界這個層面的等離子體，在物理維度中存在著不同的狀態：
1、甘斯狀態：
在環境中作為單個、獨立、完整的等離子體存在，具有自己的中心旋轉內核與整體的磁引力場，與環境的磁引力場相互作用，產生球形的磁層圈，具有自我意識，可以自我維持，不斷尋找并維持與環境的磁引力場平衡，這樣的等離子體，被定義為——等離子體的“甘斯”狀態。甘斯作為一個等離子體，在中心有一個旋轉內核，這個內核的旋轉運動，同時創造了從中心向外釋放、流動的磁場——磁力場，和從外向內聚集、流動的磁場——引力場。
當甘斯（等離子體）磁力場向環境釋放磁引力場能量的時候，同時引力場也在從環境中吸收磁引力場能量，這樣同時一放一收、一出一進，形成良性循環，維持整體的平衡，在初始質量上就不會有任何減少與消耗，向環境釋放的磁引力場能量越多，同時從環境中吸收的磁引力場能量也越多，作為能量的供給，維持整體的平衡，通過這樣的方式，任何一個甘斯（等離子體）就具有了無限可用的能量，可以在宇宙維持自身的永恒存在。這種無限與永恒，并不是通過貪婪的從環境中獲取更多，讓自己的質量變得更大，大到可以讓自己永恒存在，這種貪婪的方式是不可能讓自己永恒的，因為獲得在多，質量在大，也還是有個具體數字的，仍然是有限的，而無限是沒有具體數字的，通過同時一出一進、一放一收的無限循環，就完美的實現了永恒，即使是一個初始質量非常非常小的等離子體，仍然可以通過這樣的方式在宇宙中自我維持，獲得永恒存在。
展開 
全球首創多通道等離子體點火器
此外，該院還在航空等離子體動力學國家級重點實驗室支持下研發了滑動弧等離子體燃油噴嘴，顯著拓寬點熄火邊界，并提高燃燒效率。這兩項技術均為自主創新、領先國外的技術，尤其對航空制高點一一高超飛行器的超燃沖壓發動機和渦輪沖壓組合發動機的發展有重要作用。
來源：陜西傳媒網、中國網·絲路中國頻道綜合
comsol等離子體模塊
等離子體模塊模擬出來 電子密度沒有流柱 是啥原因啊
等離子體油煙凈化器的原理
等離子體油煙凈化器是根據低溫等離子體凈化原理和機械離心原理設計的，由離心分離段、高效過濾段、低溫等離子體凈化段、消聲段等組成。
1。離心分離段：采用機械除油技術，風機煤氣動力凈化油煙。利用流體力學的雙向流動理論，實現了葉輪內油煙的分離。通過改變葉片的角度和葉片的形狀，油煙分子在葉輪盤和葉片上碰撞積累。油煙呈顆粒油霧狀，被離心力拋入箱體內壁，從漏水的油管中流出。
2.高效過濾消聲段：經過前端處理后，大部分油煙被去除，而大部分逸出的微米煙經高效過濾段(粗濾和細濾)處理后被過濾，剩余的亞微米油霧顆粒和煙氣中的有毒有害物質和氣味進入低溫等離子體凈化段。
本實用新型具有吸聲降噪功能，有效地控制了設備的整體噪聲。
3。低溫等離子體凈化段：該部分主要采用電暈放電法產生高濃度離子，然后利用等離子體使煙氣中的顆粒以不同的(正負電荷)通過電場通過電場，使煙氣中的顆粒通過電場被吸引、凝聚，單個體積增大并堆積成大質量和沉降，從而凈化煙氣，有效地收集小到亞微米大小的油煙顆粒。與直接用電場板吸附油煙顆粒的靜電凈化方式不同，可以延長電場的有效工作時間，實現低碳操作。
血漿是一種聚集物質。當高能電子與油煙中的分子發生碰撞時，會發生一系列的基本物理化學反應，并在反應過程中產生各種活性自由基和生態氧，即臭氧分解產生的原子氧。活性自由基能有效地破壞各種病毒和細菌中的核酸和蛋白質，使其無法進行正常的代謝和生物合成，從而導致其死亡，而生態氧則能將油煙分子的氣味氣體迅速分解或減少為低分子無害物質。
4.設備末端設有獨立的消聲段，采用優質玻璃纖維消聲材料，采用內孔網架結構體系，使聲波容易有效地進入纖維體的深層，將聲能量轉化為振動能，以保證設備的噪聲得到降低。
展開 OptiMode應用矢量有限元法模擬表面等離子體激元
這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通常可用于傳感應用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結構的導模。
等離子體平均功率流圖
1. 應用
?
亞波長光學
?
傳感
?
信號傳輸
?
光學偏振器
?
彎曲波導
2. 優勢
?
VFEM模式求解器可輕松處理高橫縱比的波導
?
搜索具有復值模式指數的模態
?
高階插值混合向量/節點元素,可以準確地捕捉到金屬與電介質交界面附近的高電場強度
?
三角網格尺寸能夠適應高精度材料屬性
?
利用波導的對稱性，可以降低仿真域并把具有特定對稱性的模態作為目標
?
VFEM快速而且精確
3. 仿真描述
矢量有限元法（VFEM）模式求解器接收復介電常數材料，并使用特別適合對高對比度介電界面進行建模的矢量基函數來表示。其中一個很好的例子就是使用VFEM模式求解器來計算表面等離子傳導結構。
該結構在研究中背面顯示為黑色輪廓線，中心范圍的銀由介電常數為4的材料圍繞。材料銀在633nm波長的介電常數是-19-j0.53[1]。該傳導結構不僅僅有高介電常數對比度組成，同時具有較高的橫縱比，即寬度遠大于厚度。
利用對稱邊界和如[1]中分類的模式組合，相應波導厚度模式的色散曲線如圖1所示。所有模式具有一個主Ey分量，該分量有TM模組成并具有無限寬度結構。
展開 OptiMode應用矢量有限元法模擬表面等離子體激元
這些表面等離子體激元(SPPs)在金屬電介質界面具有電場強度極值，由于其對任意接近該表面的改變極其敏感通常可用于傳感應用。利用合適的模式解算器可以得到具有2D結構的導模。
等離子體平均功率流圖
1.應用
?亞波長光學
?傳感
?信號傳輸
?光學偏振器
?彎曲波導
2.優勢
?VFEM模式求解器可輕松處理高橫縱比的波導
?搜索具有復值模式指數的模態
?高階插值混合向量/節點元素,可以準確地捕捉到金屬與電介質交界面附近的高電場強度
?三角網格尺寸能夠適應高精度材料屬性
?利用波導的對稱性，可以降低仿真域并把具有特定對稱性的模態作為目標
?VFEM快速而且精確
3.仿真描述
矢量有限元法（VFEM）模式求解器接收復介電常數材料，并使用特別適合對高對比度介電界面進行建模的矢量基函數來表示。其中一個很好的例子就是使用VFEM模式求解器來計算表面等離子傳導結構。
該結構在研究中背面顯示為黑色輪廓線，中心范圍的銀由介電常數為4的材料圍繞。材料銀在633nm波長的介電常數是-19-j0.53[1]。該傳導結構不僅僅有高介電常數對比度組成，同時具有較高的橫縱比，即寬度遠大于厚度。
利用對稱邊界和如[1]中分類的模式組合，相應波導厚度模式的色散曲線如圖1所示。所有模式具有一個主Ey分量，該分量有TM模組成并具有無限寬度結構。
圖1 模態指數作為銀厚度的函數
對于厚度值較小的一些模式表現出較小的損耗，如SS0模式，其Ey分量關于x和y軸對稱。SS0模式備受關注，因為除了其較低的損耗，其坡印廷矢量與一個光纖(HE11)的基模在形狀上極為相似[1]。
SS0模式的坡印廷矢量沿軸傳輸顯示在背面；注意的是，功率在交界面的限制遠大于中心。
展開 基于comsol進行等離子體缺陷的二維微結構電磁調制仿真
關鍵詞：微結構器件；禁帶效應；等離子體缺陷；開關調控；電磁波調制
光子晶體是一種介電常數呈周期變化的材料，通常通過調節介質材料與空氣或其他具有折射率差異材料間的周期排列結構，實現電磁波透射率在特定頻段下出現諧振現象，在當前的電磁調制器件開發中有著極為廣闊的應用前景。但受限于光子晶體器件調制功能較為單一、調制靈活性較低這一問題，本文通過在現有光子晶體中設置等離子體二維點缺陷，利用禁帶缺陷態效應，顯著提高了電磁調制器件的調制效率和靈活性，對于高效電磁調制器件的開發設計與有限元仿真具有一定借鑒意義。
本文主要從點缺陷和設置及電磁調制響應Comsol仿真仿真展開，基于禁帶缺陷態調制理論，本文選擇三角形晶格結構進行建模，選用氧化鋁為纖維棒作為微結構介質材料進行二維建模，氧化鋁纖維折射率為3.08，直徑為6mm，周圍環境為空氣，折射率為1。為設置二維點缺陷，在中間設置基于SiO2前提的等離子體缺陷，等離子體折射率為0.97，建模如圖1所示。
圖1（a）無點缺陷光子晶體結構建模；（b）設置等離子體二維點缺陷結構建模
基于上述模型建立，對于此二維結構仿真，波源采用端口激勵，波沿Y軸傳播TE模式，電場沿著Z軸振動。為了計算結果的準確，對于此模型中的TM波，沿X軸的兩個邊界處設為完美磁導體，可以用來模擬Ｘ軸方向上無限多層。
通過物理場控制網格劃分后，對于原始二維光子晶體結構在6 GHz~16.2 GHz下進行電磁仿真，仿真結果如圖2所示。仿真結果表明該結構在8~10 GHz和15.2~16 GHz下展現出兩個近零透過率的禁帶頻段，實現了較好的電磁調制。并由禁帶頻率9 GHz下電場分布解析可知，禁帶頻段下，特定波長電磁波無法透過該光子晶體結構，進而展現出極低透射率。
展開 OptiFDTD應用：納米盤型諧振腔等離子體波導濾波器
簡介：
? 表面等離子體激元（SPPs）是由于金屬中的自由電子和電介質中的電磁場相互作用而在金屬表面捕獲的電磁波，并且它在垂直于界面的方向上呈指數衰減。[1]
? 與絕緣體-金屬-絕緣體(IMI)等離子波導相比，金屬-絕緣體-金屬(MIM)波導具有很強的光約束，對SPPs來說，其傳播距離可接受。
? 有許多種類的納米波導濾波器：齒形等離子體波導[2]，盤型諧振腔Channel drop濾波器，矩形幾何諧振腔[3]以及環形諧振腔[4]。
? MIM波導中，有兩種等離子體濾波器，即帶通和帶阻濾波器。
2D FDTD模擬
? 選擇TM偏振波激發SPPs
? 應用正弦調制高斯脈沖光來模擬感興趣的波長
? 輸入場橫向設置為模式場剖面（使用模式求解器計算）
? 網格尺寸要小到足以研究SPPs
? 對于諧振器，仿真時間應該足夠長，使時域內的場在使用脈沖時衰減到很小的值。
? 用Lorentz-Drude模型對銀的色散進行了研究。
納米盤諧振腔設計
模擬結果
輸出記錄器的功率譜*歸一化到光源。顯示波長530 nm和820 nm的兩個峰值**。
*Note：直接從OptiFDTD獲得的功率譜上，可以演示濾波器。傳輸光譜可以使用參考1中的方法來計算。
展開 
COMSOL 中精確求解等離子體模型的方法
在之前的文章中，我們向大家介紹了不同種類的電子能量分布函數 (EEDF)以及它們在等離子體建模中的重要性。今天，我們將通過 COMSOL 案例庫中的一個案例教程，向您演示玻爾茲曼方程，兩項近似接口的使用方法。
編者按：本文 2015 年 4 月 8 日首次發布。現已經更新以反應 COMSOL Multiphysics? 軟件 6.0 版本中的新功能。
玻爾茲曼方程，兩項近似接口簡介
在等離子體模型中，需要電子能量分布函數以及電子傳遞屬性（例如，電子遷移率）。對于最簡單的情況，可以使用麥克斯韋電子能量分布函數和電子遷移率的常數值。然后使用愛因斯坦關系在 COMSOL Multiphysics 中計算其他傳遞屬性。然而，在某些情況下，使用從玻爾茲曼方程的解中獲得的電子能量分布函數并將電子傳遞屬性定義為平均電子能量的函數可能是有利的。但是我們如何獲得這些數據呢？
答案是：使用 COMSOL Multiphysics 中的玻爾茲曼方程，兩項近似接口。COMSOL 案例庫中提供了如何使用此接口的一些示例，其中一個案例是氬氣玻爾茲曼分析模型。為了計算二項近似中的玻爾茲曼方程，需要等離子體的電離度等參數。這些參數是事先未知 的。因此，該過程是一個迭代過程。
該過程首先對參數進行初始估計并求解玻爾茲曼方程。然后，如果需要，將麥克斯韋電子能量分布函數和電子傳遞屬性導入等離子模型。最后，計算等離子體模型，并利用等離子體模型的新參數重新求解玻爾茲曼方程。您可以繼續重復這些步驟，直到達到收斂。
接下來，我們將介紹創建、導出和導入數據到等離子模型的步驟。
電子能量分布函數和電子傳遞屬性
從玻爾茲曼方程，兩項近似接口創建數據
第一步是通過在兩項近似中求解玻爾茲曼方程來創建數據。下圖顯示了用于此步驟的玻爾茲曼方程、兩項近似 接口的屏幕截圖。
展開 Ansys | 什么是表面等離子體光子學及其應用
表面等離子體光子學的應用
表面等離子體光子學依賴于在金屬-電介質界面的納米結構中發生的光學過程。表面等離子體激元，是自由載流子電子和光子在這些界面上相互作用產生的高度約束電磁波。
SPP的可調屬性實現了對光-物質相互作用進行納米級控制，從而在衍射極限光子器件和新一代集成電路納米級電子器件之間建立了一座橋梁。
納米級光信號的產生、放大、處理和路由為電信、生物化學、能量收集和傳感等不同領域的應用提供了許多機會。
以下是一些等離子體-電子-光子混合集成電路潛在應用的突出示例。
傳感器和生物傳感器
表面等離子體光子學材料支持局域表面等離子體共振（LSPR），可增強局部電磁場，從而顯著改進光譜學和傳感應用。
例如，等離子體誘導共振能量轉移（PIRET）可用于提高發光二極管（LED）的效率以及熒光傳感器的性能。
表面等離子體光子學的強大應用之一是：用于檢測微量生物或化學制劑的傳感器。在一個案例中，研究人員將一種容易與細菌毒素結合的物質涂在表面等離子體光子學納米材料上。這種毒素的存在改變了表面等離子體的頻率，因此改變了反射光的角度，這種效應可以非常精確地進行測量，即使是極小的毒素量也能被檢測到。
表面等離子體光子學技術在傳感方面的其他應用包括：區分病毒感染和細菌感染，以及用于監測充電速率和功率密度的電池內部傳感器。
表面等離子體共振（SPR）傳感器
SPR傳感器可有效取代基于色譜的環境污染物檢測技術。事實證明，SPR傳感技術能夠與色譜法一樣準確地檢測氯丁二烯，同時還能更快地獲得結果。
在其他領域，光纖SPR技術（即在光纖末端使用SPR傳感器），可促進光與表面等離子體的耦合。這有助于實現超靈敏、緊湊的傳感器件，其對于遙感應用特別實用。
展開 激光燒蝕硅的等離子體+雙溫模型 ￥1600
硅的雙溫模型+等離子體模型
遠程微波等離子體材料處理裝置
應用：
高聚物材料表面清洗與改性
產品特性：
本品采用遠程微波等離子體（Remote Microwave Plasma），等離子體產生效率高，樣品處理均勻；
真空系統采用2XZ-2型旋片真空泵，極限真空6×10－2帕；
2～4路氣體輸入，1路或2路進入微波等離子體源處形成遠程等離子體進入反應室，另外的氣路由反應室內頂部（樣品臺上方）呈環形均流輸入；可用氮氣、氧氣、氦氣和大氣等常用氣體；流量控制可用玻璃轉子流量計或者MFC；
