等離子體共振仿真的案例
雙層石墨烯/砷化鎵的等離子體共振光柵結構光電探測器數值仿真 ￥500
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202206/imgs/80019830f9304a1799118885f068db17.gif" alt="Untitled.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 電磁場仿真結果</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202206/imgs/47ce638fc01b4bf3972ae6a3aec043ea.png" alt="Untitled2.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 吸收率隨波長變化曲線</strong></p><p>感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎交流合作</p><p><br></p><p><br></p>
展開 粗論COMSOL等離子體仿真
完全可以不需要任何第三方軟件（比如專業CAD，專業網格，專業繪圖等）而一條龍式地進行仿真任務。
然而，簡單意味著可以“無腦”嗎？
答案是：NO
相信無數新手在被“丟給”COMSOL進行仿真項目的時候都會聽到這樣話，比如“你去把這個模擬一下，下周給我結果”，‘’我看人家那個COMSOL軟件很厲害，你再去用它模擬一下看看‘’。這種極其“不負責任”的要求必定會對新手的自信造成重創。這是因為COMSOL往往被人誤解為非常簡單。殊不知，自認為的簡單僅僅是軟件給用戶在操作體驗上帶來的方便而已。如果你不理解你的物理模型，不懂得一些基本的數值計算的基本概念，而直接去使用COMSOL進行仿真任務，那就跟坐穿天猴去火星是一個道理。
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。
展開 使用 COMSOL 進行等離子體化學仿真
等離子體化學對等離子體建模非常重要。例如，通過反應和碰撞才能明確等離子體中不同物質之間的相互作用。有了這些信息，就可以計算物質傳輸方程中出現的源項和傳遞系數。這篇文章，我們將介紹等離子體化學的組成部分，在哪里以及如何獲取等離子體建模的相關數據。我們還將討論制備等離子體化學的方法。
等離子體化學組件
在低電離度的低溫等離子體中，主要的物質是
中性物質。
這意味著電子和離子在是中性氣體背景中傳輸(它們主要與之碰撞)的。
對于我們感興趣的等離子體建模，電子的能量要比等離子體中的所有其他物
質高得多，電子平均能量約為幾個電子伏特，背景氣體的溫度范圍在室溫到 1000 K 左右。
在許多工業反應堆中，等離子體通過施加一個能夠將電子加速到可能發生電離的能量的電場來維持。在這種情況下，電子可以被認為是維持放電的主要載體，因為它們從電場中獲得能量，并在與背景氣體的碰撞中失去能量，反應產物可以是中性激發態、電子和離子。激發態和離子等重物質也會發生碰撞，導致電荷轉移、電離和離子-離子復合。在等離子體反應器中，物質通過擴散和遷移進行運輸，最終到達表面。需要描述與表面的相互作用。例如，假設電子在到達金屬表面時被吸收并且離子被中和到基態是正常的。
總之，等離子體化學的主要元素是物質和性質，包括傳輸系數、電子撞擊反應、重物質反應和表面反應。下面我們來更詳細地討論這些內容。
電子碰撞反應
電子碰撞反應可分為彈性、激發、電離或附著。我們可以使用 COMSOL Multiphysics? 仿真軟件中的電子碰撞反應 功能定義這些類型的反應。下圖是氧氣電離反應的設置。
圖1 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的電子碰撞反應功能。 設置窗口顯示了電離分子氧的電子碰撞反應功能。反應由電子碰撞截面指定。
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 
基于lumerical fdtd模擬等離子共振吸收的折射率傳感器
<p class="ql-align-justify">在表面等離子體激元學研究中，金屬納米粒子的光學特性是許多應用的基礎，例如化學和生物醫學傳感、 表面增強光譜、和近場掃描光學顯微鏡。金或銀納米粒子中的電子與入射光場相互作用時產生局域表面等離子體共振 (LSPR)。這種 LSPR 現象強烈依賴于納米結構的尺寸、形狀和周圍介電環境。特別是后者 的依賴性開辟了一條折射率傳感的道路，對于一定的折射率變化，LSPR現象將導致較大的光譜偏移，從而可以檢測介電環境微小的變化。在實際應用中，金屬納米結構的損失是不可避免的。 為了實現低損耗器件，人們通過優化結構幾何形狀和使用增益材料來降低損耗。超材料是共振金屬納米結構，其晶胞遠小于光的工作波長，通過正確設計超材料中的電磁響應，可以實現完美的吸收。一般來說，在實際應用中，理想的吸收體對入射角和光的偏振不敏感。</p><p class="ql-align-justify">我們的傳感器方案提出了潛在的折射率傳感器平臺，其中局域表面等離子體共振傳感基于簡單的反射率測量，只需使用單波長光源就可完成。圖 1 展示了吸收體傳感器結構的幾何形狀。它由兩個功能層組成：最上層是金納米盤陣列，最下層是金鏡，這兩層由 MgF2 電介質隔開。該結構設計為在垂直入射時在 x 和 y 方向上與偏振無關。</p><div contenteditable="false" width="100%" class="ql-align-justify"><img src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-axegupay5k/f60824320abb41ac838d27131f57563b~noop.image?
展開 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 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 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描述了在金屬-電介質界面上對光信號進行納米級（十億分之一米）操作。受光子學的啟發，表面等離子體光子學利用了金屬納米結構的獨特屬性，使得在近原子尺度下傳輸光信號成為可能。
在同一半導體芯片上集成傳統的光子學和電子學與表面等離子體光子學具有顯著的優勢，可創造出超高速的計算機芯片和光通信器件，并為超靈敏傳感器和顯微鏡提供動力。
什么是表面等離子體？
當加州理工學院的Atwater教授于2007年首次提出表面等離子體光子學概念時，他預測該技術將催生一系列應用，包括從超靈敏的生物傳感到隱身斗篷。
無論何種應用，表面等離子體光子學都依賴于在金屬-電介質界面操作電磁場和自由電子之間的相互作用——電介質是一種可在電場的作用下極化的絕緣體（如玻璃或空氣）。控制金屬電氣和光學屬性的自由電子會在電磁場（即光）中振蕩，并產生一種被稱為表面等離子體的現象。
什么是表面等離子體共振？
在納米級，自由電子被限制在微小的空間區域里，從而限制了其振動的頻率范圍。當與光相互作用時，自由電子會吸收與其振動頻率相匹配的光（同時反射其余部分的光），這意味著它們處于共振狀態，因此成為“表面等離子體共振”（SPR）。SPR可應用于納米棒、納米線、納米光子和其他形式的納米技術。
表面等離子體光子學的技術驅動因素
自首批基于芯片的半導體問世以來，我們這個數據驅動型社會已取得長足發展，并生產出了越來越小、越來越快的處理器。然而，器件尺寸不斷縮小給其自身帶來了挑戰，同時也使其受到熱問題和處理速度的限制。
光學互連，憑借其大帶寬（數據傳輸容量），提供了一種前景光明的解決方案。然而，光的衍射極限是限制光子組件尺寸縮小（即限制在光波長的一半左右）的重要因素。
展開 
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；
基于Lumerical FDTD的等離子體光子晶體分析
等離子體光子晶體是等離子體和介質或真空構成的周期性結構。通過Lumerical FDTD軟件可以實現分析等立體光子晶體的各項參數對帶隙的影響。
目標結構：PPC方形柱體結構
建模步驟：
1. 點擊Material控件，導入等離子體材料
2. 設置Plasma材料屬性；
3. 點擊Structure控件，創建結構散射體；
4. 設置光源，點擊Source控件選擇Plane wave光源。
5. 注意TM波和TE區別在于polarization angle一個為90，另一個為0；
6. 創建FDTD計算區域；
7. 對于二維光子晶體，在建模時散射體可以為三維，而計算區域設定為二維，三維或二維的設定取決于FDTD的維度屬性設置。
8. 插入監控板，點擊Monitor下拉選擇下圖所示監控板類型，設置監控板屬性；
9. 創建剖分網格；
10. 點擊Check控件下拉選擇材料擬合；
11. 針對Plasma材料進行對應頻域的折射率實部和虛部的擬合；
后處理：
12. 最終透射率結果展現在監控板中，點擊查看T結果，可以在對話框中導出相應數據；
13. 選擇Expert to…輸出透射譜線，建議txt文件格式輸出數據。
最后，如果有FDTD仿真相關需求，歡迎通過微信公眾號聯系我們。
微信公眾號：320科技工作室。
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
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亞波長光學
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傳感
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信號傳輸
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光學偏振器
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彎曲波導
2. 優勢
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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
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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
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三角網格尺寸能夠適應高精度材料屬性
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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
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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。
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