等離子體的案例
使用 COMSOL 進(jìn)行等離子體化學(xué)仿真
重物質(zhì)傳遞系數(shù)
對(duì)于所有重物質(zhì)，等離子體接口中的默認(rèn)設(shè)置是基于動(dòng)力學(xué)理論計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)。用于計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)的方程使用了每種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量、勢(shì)特征長(zhǎng)度、勢(shì)能最小值和偶極矩。（你可以在參考文獻(xiàn)4和等離子體模塊用戶指南文檔的物質(zhì)傳遞屬性部分了解有關(guān)此方程的更多信息。你可以手動(dòng)引入此信息，也可以使用預(yù)設(shè)物質(zhì)，如圖4所示。對(duì)于離子，默認(rèn)情況下，使用擴(kuò)散系數(shù)和愛(ài)因斯坦關(guān)系計(jì)算物質(zhì)遷移率。但是，也可以選擇指定遷移率并使用愛(ài)因斯坦關(guān)系計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)。要了解如何將離子遷移率用作一般意義上的電場(chǎng)函數(shù)，請(qǐng)參閱參考文獻(xiàn)5。
圖4 模型開(kāi)發(fā)器顯示了用戶定義的氬氣和氧氣混合物的等離子體化學(xué)物質(zhì)的功能。
數(shù)據(jù)來(lái)源
如果沒(méi)有等離子體化學(xué)和相關(guān)數(shù)據(jù)，也可能很難獲得。需要大量的文獻(xiàn)研究，在許多情況下也需要大量的猜測(cè)工作。在這里，我們重點(diǎn)介紹可用于查找與等離子體化學(xué)相關(guān)的數(shù)據(jù)的參考文獻(xiàn)。例如，參考文獻(xiàn)6介紹了如何開(kāi)發(fā)等離子體化學(xué)。作者還提供了等離子體化學(xué)數(shù)據(jù)的其他參考資料，并討論了如何估算數(shù)據(jù)。參考文獻(xiàn)2 和參考文獻(xiàn)3是關(guān)于等離子體物理和等離子體化學(xué)的教科書(shū)，并提供等離子體化學(xué)數(shù)據(jù)。參考文獻(xiàn)5包含將離子遷移率用作電場(chǎng)函數(shù)的示例。為了獲得電子碰撞反應(yīng)，我們建議使用 LXCat 數(shù)據(jù)庫(kù)。
獲得完整的等離子體化學(xué)的最簡(jiǎn)單方法是找到一篇已經(jīng)完成的論文。參考文獻(xiàn)7和參考文獻(xiàn)8中提供了這方面的一個(gè)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(xué)成分。作者使用全局模型來(lái)研究化學(xué)物質(zhì)，并使用實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
開(kāi)發(fā)等離子體化學(xué)的工作流程
等離子體化學(xué)通常用于對(duì)等離子體反應(yīng)器進(jìn)行建模。但是，最好將等離子體化學(xué)的制備與反應(yīng)器模型的創(chuàng)建分開(kāi)。設(shè)置反應(yīng)器模型時(shí)，建議使用簡(jiǎn)單的等離子體化學(xué)（如下面示例1 部分中的化學(xué)成分）以避免與等離子體化學(xué)相關(guān)的問(wèn)題。
展開(kāi) Ansys | 什么是表面等離子體光子學(xué)及其應(yīng)用
業(yè)界正在做出巨大努力，旨在利用表面等離子體的獨(dú)特屬性，將電子器件的尺寸效率與光子學(xué)的數(shù)據(jù)效率相結(jié)合。
表面等離子體光子學(xué)的挑戰(zhàn)
表面等離子體的傳播僅在其移動(dòng)幾毫米之后就會(huì)受到歐姆損耗的抑制，因此業(yè)界正在研發(fā)由石墨烯、金屬氧化物和氮化物等等離子體納米粒子構(gòu)建的等離子體學(xué)納米結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對(duì)該挑戰(zhàn)。
熱是另一項(xiàng)挑戰(zhàn)——它會(huì)影響等離子體信號(hào)的傳播長(zhǎng)度和振幅。
具有合適電氣和光學(xué)屬性組合的金屬納米結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)可能可以解決這些挑戰(zhàn)。這是因?yàn)殂~、銀、鋁、金等其他材料中的金屬納米結(jié)構(gòu)允許表面等離子體激元（SPP）傳播。
SPP是在金屬-電介質(zhì)界面?zhèn)鞑サ墓舱耠娮诱袷帯Ｆ鋾?huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的光-物質(zhì)相互作用，從而增強(qiáng)光電應(yīng)用中的弱光學(xué)效應(yīng)。
表面等離子體光波導(dǎo)
SPP可以被視為特殊類型的光波。因此，金屬互連可支持這些波在金屬-電介質(zhì)界面?zhèn)鞑ィ⒂米鞴獠▽?dǎo)或表面等離子體光波導(dǎo)。
SPP可用復(fù)波矢量表示。該矢量的虛部與SPP傳播長(zhǎng)度成反比，而實(shí)部與約束成正比。
表面等離子體與電路設(shè)計(jì)的實(shí)際集成，取決于傳播長(zhǎng)度和約束之間的反比關(guān)系的平衡。理想情況下，表面等離子體光波導(dǎo)可同時(shí)最大限度增加表面等離子體的約束和傳播長(zhǎng)度，以獲得最佳效果。
表面等離子體激元傳播造成的耗散損耗可以通過(guò)增益放大或集成光纖等光子元件來(lái)抵消，從而產(chǎn)生混合表面等離子體光波導(dǎo)。
表面等離子體光波導(dǎo)呈亞波長(zhǎng)模態(tài)，小于光的衍射極限。在小于光的波長(zhǎng)下的SPP傳播方式是可能的，這一想法讓業(yè)界振奮不已，從而為能夠在光學(xué)頻率下進(jìn)行納米級(jí)信息處理的芯片級(jí)器件開(kāi)辟了可能性。
展開(kāi) 什么是等離子體（Plasma）？
我們?cè)?em>等離子體理論中，明確定義，一切傳統(tǒng)科學(xué)所定義的宇宙、星系、恒星、行星、原子、質(zhì)子、電子、中子、植物、動(dòng)物、人類、外星人和生命，都被定義為，是具有不同質(zhì)量和磁引力場(chǎng)強(qiáng)度的等離子體。
我們對(duì)“物質(zhì)”的定義為：多個(gè)等離子體相互作用，在環(huán)境中獲得磁引力場(chǎng)的平衡后，組合在一起的分子狀態(tài)。
所有磁引力場(chǎng)強(qiáng)度處于物理世界這個(gè)層面的等離子體，在物理維度中存在著不同的狀態(tài)：
1、甘斯?fàn)顟B(tài)：
在環(huán)境中作為單個(gè)、獨(dú)立、完整的等離子體存在，具有自己的中心旋轉(zhuǎn)內(nèi)核與整體的磁引力場(chǎng)，與環(huán)境的磁引力場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生球形的磁層圈，具有自我意識(shí)，可以自我維持，不斷尋找并維持與環(huán)境的磁引力場(chǎng)平衡，這樣的等離子體，被定義為——等離子體的“甘斯”狀態(tài)。甘斯作為一個(gè)等離子體，在中心有一個(gè)旋轉(zhuǎn)內(nèi)核，這個(gè)內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)創(chuàng)造了從中心向外釋放、流動(dòng)的磁場(chǎng)——磁力場(chǎng)，和從外向內(nèi)聚集、流動(dòng)的磁場(chǎng)——引力場(chǎng)。
當(dāng)甘斯（等離子體）磁力場(chǎng)向環(huán)境釋放磁引力場(chǎng)能量的時(shí)候，同時(shí)引力場(chǎng)也在從環(huán)境中吸收磁引力場(chǎng)能量，這樣同時(shí)一放一收、一出一進(jìn)，形成良性循環(huán)，維持整體的平衡，在初始質(zhì)量上就不會(huì)有任何減少與消耗，向環(huán)境釋放的磁引力場(chǎng)能量越多，同時(shí)從環(huán)境中吸收的磁引力場(chǎng)能量也越多，作為能量的供給，維持整體的平衡，通過(guò)這樣的方式，任何一個(gè)甘斯（等離子體）就具有了無(wú)限可用的能量，可以在宇宙維持自身的永恒存在。這種無(wú)限與永恒，并不是通過(guò)貪婪的從環(huán)境中獲取更多，讓自己的質(zhì)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?yàn)楂@得在多，質(zhì)量在大，也還是有個(gè)具體數(shù)字的，仍然是有限的，而無(wú)限是沒(méi)有具體數(shù)字的，通過(guò)同時(shí)一出一進(jìn)、一放一收的無(wú)限循環(huán)，就完美的實(shí)現(xiàn)了永恒，即使是一個(gè)初始質(zhì)量非常非常小的等離子體，仍然可以通過(guò)這樣的方式在宇宙中自我維持，獲得永恒存在。
展開(kāi) 一期一會(huì) | 表面等離子體光子學(xué)詳解及其應(yīng)用
業(yè)界正在做出巨大努力，旨在利用表面等離子體的獨(dú)特屬性，將電子器件的尺寸效率與光子學(xué)的數(shù)據(jù)效率相結(jié)合。
表面等離子體光子學(xué)的挑戰(zhàn)
表面等離子體的傳播僅在其移動(dòng)幾毫米之后就會(huì)受到歐姆損耗的抑制，因此業(yè)界正在研發(fā)由石墨烯、金屬氧化物和氮化物等等離子體納米粒子構(gòu)建的等離子體學(xué)納米結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對(duì)該挑戰(zhàn)。
熱是另一項(xiàng)挑戰(zhàn)——它會(huì)影響等離子體信號(hào)的傳播長(zhǎng)度和振幅。
具有合適電氣和光學(xué)屬性組合的金屬納米結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)可能可以解決這些挑戰(zhàn)。這是因?yàn)殂~、銀、鋁、金等其他材料中的金屬納米結(jié)構(gòu)允許表面等離子體激元（SPP）傳播。
SPP是在金屬-電介質(zhì)界面?zhèn)鞑サ墓舱耠娮诱袷帯Ｆ鋾?huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的光-物質(zhì)相互作用，從而增強(qiáng)光電應(yīng)用中的弱光學(xué)效應(yīng)。
表面等離子體光波導(dǎo)
SPP可以被視為特殊類型的光波。因此，金屬互連可支持這些波在金屬-電介質(zhì)界面?zhèn)鞑ィ⒂米鞴獠▽?dǎo)或表面等離子體光波導(dǎo)。
SPP可用復(fù)波矢量表示。該矢量的虛部與SPP傳播長(zhǎng)度成反比，而實(shí)部與約束成正比。
表面等離子體與電路設(shè)計(jì)的實(shí)際集成，取決于傳播長(zhǎng)度和約束之間的反比關(guān)系的平衡。理想情況下，表面等離子體光波導(dǎo)可同時(shí)最大限度增加表面等離子體的約束和傳播長(zhǎng)度，以獲得最佳效果。
表面等離子體激元傳播造成的耗散損耗可以通過(guò)增益放大或集成光纖等光子元件來(lái)抵消，從而產(chǎn)生混合表面等離子體光波導(dǎo)。
表面等離子體光波導(dǎo)呈亞波長(zhǎng)模態(tài)，小于光的衍射極限。在小于光的波長(zhǎng)下的SPP傳播方式是可能的，這一想法讓業(yè)界振奮不已，從而為能夠在光學(xué)頻率下進(jìn)行納米級(jí)信息處理的芯片級(jí)器件開(kāi)辟了可能性。
常見(jiàn)的表面等離子體光波導(dǎo)類型包括金屬-絕緣體-金屬（MIM）、絕緣體-金屬-絕緣體（IMI）、通道等離子體激元（CPP）和間隙等離子體激元（GPP）波導(dǎo)。
什么是表面等離子體光子學(xué)超材料？
展開(kāi) 
TiO2活性劑對(duì)不銹鋼激光焊接等離子體聲發(fā)射效應(yīng)的影響
可以看出，無(wú)活性劑添加時(shí)，等離子體聲發(fā)射脈沖事件的能量主要分布在10 kHz以下的頻率區(qū)間，而對(duì)于添加TiO2活性劑進(jìn)行的脈沖激光焊接，等離子體聲發(fā)射脈沖事件的能量除了分布在10 kHz以下的頻率區(qū)間，在10～15 kHz以上的較高頻率區(qū)間同樣有顯著的分布. 并且，除了頻域分布的差別外，添加TiO2活性劑焊接所獲得的等離子體聲發(fā)射脈沖事件功率譜能量峰的強(qiáng)度也大大增強(qiáng). 這些功率譜信息較為敏銳地反映了激光焊接等離子體的變化. 可見(jiàn)，添加活性劑的脈沖激光焊接過(guò)程獲得了更強(qiáng)的等離子體活動(dòng).
圖7 等離子體聲發(fā)射單一脈沖事件信號(hào)時(shí)頻域特征
Fig.7 Characteristics of single pulsed AE event of plasma plume in time domain
綜合上述分析可以判斷，添加TiO2活性劑的脈沖激光焊接過(guò)程，由于活性劑增強(qiáng)了材料對(duì)激光能量的吸收，導(dǎo)致更大量的元素被氣化，從而增強(qiáng)了等離子體的活動(dòng)強(qiáng)度，改變了焊接過(guò)程傳熱效應(yīng)，獲得了相對(duì)于未添加活性劑焊接更大的焊縫熔深. 這應(yīng)該是添加TiO2活性劑的脈沖激光焊接熔深增加機(jī)理.
3 結(jié) 論
(1) 添加TiO2活性劑的脈沖激光焊接可以顯著地增加焊縫熔深，通過(guò)對(duì)焊接過(guò)程中的等離子體聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，可以對(duì)活性脈沖激光焊接過(guò)程的等離子體變化行為進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估.
(2) 由等離子體聲發(fā)射信號(hào)統(tǒng)計(jì)而來(lái)的振鈴計(jì)數(shù)特征值，以及計(jì)算而來(lái)的RMS波形和相應(yīng)信號(hào)的功率譜分布，均可以在一定程度上反映活性激光焊接過(guò)程產(chǎn)生的等離子體在時(shí)頻域上的變化特征，以及等離子體能量的變化特征.
(3) 添加TiO2活性劑的脈沖激光焊接過(guò)程，活性劑增強(qiáng)了材料對(duì)激光能量的吸收，增強(qiáng)了等離子體的能量及其對(duì)材料的傳熱，從而影響焊接過(guò)程傳熱效應(yīng)，這應(yīng)該是添加TiO2活性劑的脈沖激光焊接熔深增加的主要機(jī)理.
展開(kāi) 粗論COMSOL等離子體仿真
接下來(lái)小編結(jié)合大部分人遇到的問(wèn)題談一談使用COMSOL對(duì)等離子體進(jìn)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(xiàn)象？
這不是一個(gè)絕對(duì)的能或不能的問(wèn)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(kuò)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(duì)不同的等離子體類型又有不同的‘變種’。比如常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)低溫等離子體反應(yīng)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(kuò)散的流體模型。那么對(duì)于等離子體反應(yīng)物種仿真，comsol也提供了全局模型。對(duì)于局部電場(chǎng)較高的情況下，提供了局部場(chǎng)（LFA）近似模型。
還有一類采用swarm參數(shù)的模型，比如電離系數(shù)，復(fù)合系數(shù)等均為局部電場(chǎng)的函數(shù)，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(tài)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(xué)方程組，此時(shí)等離子體模塊將不再適用。而改用組合使用CFD和電磁場(chǎng)模塊。不要再嘗試用不適合的模型求解某個(gè)特定問(wèn)題，那都將是徒勞。
原則上，只要仿真的物理模型為可數(shù)值求解的PDE方程組均可以使用comsol進(jìn)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(shí)際上針對(duì)不同的放電類型，有些類型的最低氣壓限制可能更高），因?yàn)闅鈮哼^(guò)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(wǎng)格的影響，難度****
網(wǎng)格不光影響計(jì)算精度，還嚴(yán)重影響計(jì)算收斂性，特別是等離子體仿真。網(wǎng)格要“合適”不能過(guò)疏也不能過(guò)密。
展開(kāi) 不只做增材制造，西空智造推“空氣斗士”等離子體空氣消毒機(jī)，可殺毒滅菌除甲醛
智造設(shè)備包括激光增材過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)、可移動(dòng)智能增材制造車間、葉片修復(fù)裝備、增材與強(qiáng)化復(fù)合制造裝備、陶瓷金屬?gòu)?fù)合制造裝備等；部附件制造即“兩片兩嘴一板”，包括：壓氣機(jī)葉片（含整體葉輪/整體葉盤）和渦輪葉片增材制造與再制造、點(diǎn)火器（電嘴）和燃油噴嘴增材復(fù)合制造、等離子體放電板等；轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)即系列化重油轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與制造。
然而，這么一個(gè)公司，為什么會(huì)開(kāi)發(fā)出等離子體空氣消毒機(jī)呢？
△西空智造官網(wǎng)截圖，產(chǎn)品還有等離子體激勵(lì)器、等離子體點(diǎn)火器等
原來(lái)，西空智造手里有著核心技術(shù)產(chǎn)品：等離子體激勵(lì)器、等離子體點(diǎn)火器。
“空氣斗士”等離子體空氣消毒機(jī)采用介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生等離子體，有效控制臭氧排放和二次污染物，穩(wěn)定安全高效。不但實(shí)現(xiàn)了空氣等離子體消毒技術(shù)從常規(guī)靜電、負(fù)離子技術(shù)等“點(diǎn)、線”式向“面”式的跨越、換代發(fā)展，開(kāi)創(chuàng)了等離子體空氣消毒殺菌3.0時(shí)代。相比于傳統(tǒng)的空氣凈化、消毒和除甲醛等技術(shù)，具有三個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，一是“一次通過(guò)高效消殺”，該項(xiàng)技術(shù)不同于傳統(tǒng)的“口罩式”濾網(wǎng)過(guò)濾和高壓靜電吸附型空氣凈化，而是空氣一次通過(guò)就能高效消解其中的病毒、細(xì)菌、甲醛等有害物質(zhì)；二是“人在環(huán)境實(shí)時(shí)消毒”，該技術(shù)與臭氧、紫外線輻射消毒不同，可以在人在室內(nèi)環(huán)境下，達(dá)到醫(yī)院級(jí)別空氣消毒效果；三是“長(zhǎng)效作用性能不減”，與活性炭吸附及一些催化作用不同，摒棄傳統(tǒng)的吸附技術(shù)，無(wú)換濾芯煩惱。可以長(zhǎng)期高效消毒殺菌和除甲醛、甲苯等有害物，長(zhǎng)期使用性能不衰減。
展開(kāi) 清華大學(xué) 張若兵 等：等離子體射流與表覆多孔無(wú)機(jī)污穢硅橡膠間的相互作用：表面憎水或親水？
（a）
（b）
（c）
（d）
圖3 等離子體處理后不同小分子含量的染污硅橡膠的憎水遷移過(guò)程（由a到d小分子含量逐漸減少）
圖4 等離子體處理后染污硅橡膠表面傅里葉紅外光譜FTIR分析結(jié)果
圖5 等離子體處理后染污硅橡膠表面XPS分析結(jié)果
3
等離子體作用機(jī)理
（1）
等離子體加速憎水性提高的兩個(gè)效應(yīng)
等離子體提高染污硅橡膠表面憎水性有兩個(gè)不同的效應(yīng)。效應(yīng)I發(fā)生在等離子體處理過(guò)程中，對(duì)小分子含量要求較高，提高憎水性所需時(shí)間短（小于10s），其可能的機(jī)理是等離子體穿透了硅橡膠表面的多孔灰層，直接作用于硅氧烷小分子，加速了其遷移擴(kuò)散和吸附過(guò)程。效應(yīng)II發(fā)生在等離子體處理后，對(duì)小分子含量要求較低，提高憎水性所需時(shí)間較長(zhǎng)（小時(shí)級(jí)），其可能機(jī)理是等離子體增強(qiáng)了高嶺土吸附小分子的能力，從而加速了硅氧烷小分子在高嶺土層中的遷移。
展開(kāi) 全球首創(chuàng)多通道等離子體點(diǎn)火器
此外，該院還在航空等離子體動(dòng)力學(xué)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室支持下研發(fā)了滑動(dòng)弧等離子體燃油噴嘴，顯著拓寬點(diǎn)熄火邊界，并提高燃燒效率。這兩項(xiàng)技術(shù)均為自主創(chuàng)新、領(lǐng)先國(guó)外的技術(shù)，尤其對(duì)航空制高點(diǎn)一一高超飛行器的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展有重要作用。
來(lái)源：陜西傳媒網(wǎng)、中國(guó)網(wǎng)·絲路中國(guó)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(shù) (EEDF)以及它們?cè)?em>等離子體建模中的重要性。今天，我們將通過(guò) COMSOL 案例庫(kù)中的一個(gè)案例教程，向您演示玻爾茲曼方程，兩項(xiàng)近似接口的使用方法。
編者按：本文 2015 年 4 月 8 日首次發(fā)布。現(xiàn)已經(jīng)更新以反應(yīng) COMSOL Multiphysics? 軟件 6.0 版本中的新功能。
玻爾茲曼方程，兩項(xiàng)近似接口簡(jiǎn)介
在等離子體模型中，需要電子能量分布函數(shù)以及電子傳遞屬性（例如，電子遷移率）。對(duì)于最簡(jiǎn)單的情況，可以使用麥克斯韋電子能量分布函數(shù)和電子遷移率的常數(shù)值。然后使用愛(ài)因斯坦關(guān)系在 COMSOL Multiphysics 中計(jì)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(shù)并將電子傳遞屬性定義為平均電子能量的函數(shù)可能是有利的。但是我們?nèi)绾潍@得這些數(shù)據(jù)呢？
答案是：使用 COMSOL Multiphysics 中的玻爾茲曼方程，兩項(xiàng)近似接口。COMSOL 案例庫(kù)中提供了如何使用此接口的一些示例，其中一個(gè)案例是氬氣玻爾茲曼分析模型。為了計(jì)算二項(xiàng)近似中的玻爾茲曼方程，需要等離子體的電離度等參數(shù)。這些參數(shù)是事先未知 的。因此，該過(guò)程是一個(gè)迭代過(guò)程。
該過(guò)程首先對(duì)參數(shù)進(jìn)行初始估計(jì)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(shù)和電子傳遞屬性導(dǎo)入等離子模型。最后，計(jì)算等離子體模型，并利用等離子體模型的新參數(shù)重新求解玻爾茲曼方程。您可以繼續(xù)重復(fù)這些步驟，直到達(dá)到收斂。
接下來(lái)，我們將介紹創(chuàng)建、導(dǎo)出和導(dǎo)入數(shù)據(jù)到等離子模型的步驟。
電子能量分布函數(shù)和電子傳遞屬性
從玻爾茲曼方程，兩項(xiàng)近似接口創(chuàng)建數(shù)據(jù)
第一步是通過(guò)在兩項(xiàng)近似中求解玻爾茲曼方程來(lái)創(chuàng)建數(shù)據(jù)。下圖顯示了用于此步驟的玻爾茲曼方程、兩項(xiàng)近似 接口的屏幕截圖。
展開(kāi) 基于comsol進(jìn)行等離子體缺陷的二維微結(jié)構(gòu)電磁調(diào)制仿真
關(guān)鍵詞：微結(jié)構(gòu)器件；禁帶效應(yīng)；等離子體缺陷；開(kāi)關(guān)調(diào)控；電磁波調(diào)制
光子晶體是一種介電常數(shù)呈周期變化的材料，通常通過(guò)調(diào)節(jié)介質(zhì)材料與空氣或其他具有折射率差異材料間的周期排列結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電磁波透射率在特定頻段下出現(xiàn)諧振現(xiàn)象，在當(dāng)前的電磁調(diào)制器件開(kāi)發(fā)中有著極為廣闊的應(yīng)用前景。但受限于光子晶體器件調(diào)制功能較為單一、調(diào)制靈活性較低這一問(wèn)題，本文通過(guò)在現(xiàn)有光子晶體中設(shè)置等離子體二維點(diǎn)缺陷，利用禁帶缺陷態(tài)效應(yīng)，顯著提高了電磁調(diào)制器件的調(diào)制效率和靈活性，對(duì)于高效電磁調(diào)制器件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與有限元仿真具有一定借鑒意義。
本文主要從點(diǎn)缺陷和設(shè)置及電磁調(diào)制響應(yīng)Comsol仿真仿真展開(kāi)，基于禁帶缺陷態(tài)調(diào)制理論，本文選擇三角形晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，選用氧化鋁為纖維棒作為微結(jié)構(gòu)介質(zhì)材料進(jìn)行二維建模，氧化鋁纖維折射率為3.08，直徑為6mm，周圍環(huán)境為空氣，折射率為1。為設(shè)置二維點(diǎn)缺陷，在中間設(shè)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(wú)點(diǎn)缺陷光子晶體結(jié)構(gòu)建模；（b）設(shè)置等離子體二維點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)建模
基于上述模型建立，對(duì)于此二維結(jié)構(gòu)仿真，波源采用端口激勵(lì)，波沿Y軸傳播TE模式，電場(chǎng)沿著Z軸振動(dòng)。為了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確，對(duì)于此模型中的TM波，沿X軸的兩個(gè)邊界處設(shè)為完美磁導(dǎo)體，可以用來(lái)模擬Ｘ軸方向上無(wú)限多層。
通過(guò)物理場(chǎng)控制網(wǎng)格劃分后，對(duì)于原始二維光子晶體結(jié)構(gòu)在6 GHz~16.2 GHz下進(jìn)行電磁仿真，仿真結(jié)果如圖2所示。仿真結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)在8~10 GHz和15.2~16 GHz下展現(xiàn)出兩個(gè)近零透過(guò)率的禁帶頻段，實(shí)現(xiàn)了較好的電磁調(diào)制。并由禁帶頻率9 GHz下電場(chǎng)分布解析可知，禁帶頻段下，特定波長(zhǎng)電磁波無(wú)法透過(guò)該光子晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而展現(xiàn)出極低透射率。
展開(kāi) 
等離子體油煙凈化器的原理
等離子體油煙凈化器是根據(jù)低溫等離子體凈化原理和機(jī)械離心原理設(shè)計(jì)的，由離心分離段、高效過(guò)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(jī)械除油技術(shù)，風(fēng)機(jī)煤氣動(dòng)力凈化油煙。利用流體力學(xué)的雙向流動(dòng)理論，實(shí)現(xiàn)了葉輪內(nèi)油煙的分離。通過(guò)改變?nèi)~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(nèi)壁，從漏水的油管中流出。
2.高效過(guò)濾消聲段：經(jīng)過(guò)前端處理后，大部分油煙被去除，而大部分逸出的微米煙經(jīng)高效過(guò)濾段(粗濾和細(xì)濾)處理后被過(guò)濾，剩余的亞微米油霧顆粒和煙氣中的有毒有害物質(zhì)和氣味進(jìn)入低溫等離子體凈化段。
本實(shí)用新型具有吸聲降噪功能，有效地控制了設(shè)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(chǎn)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(fù)電荷)通過(guò)電場(chǎng)通過(guò)電場(chǎng)，使煙氣中的顆粒通過(guò)電場(chǎng)被吸引、凝聚，單個(gè)體積增大并堆積成大質(zhì)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(chǎng)板吸附油煙顆粒的靜電凈化方式不同，可以延長(zhǎng)電場(chǎng)的有效工作時(shí)間，實(shí)現(xiàn)低碳操作。
血漿是一種聚集物質(zhì)。當(dāng)高能電子與油煙中的分子發(fā)生碰撞時(shí)，會(huì)發(fā)生一系列的基本物理化學(xué)反應(yīng)，并在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生各種活性自由基和生態(tài)氧，即臭氧分解產(chǎn)生的原子氧。活性自由基能有效地破壞各種病毒和細(xì)菌中的核酸和蛋白質(zhì)，使其無(wú)法進(jìn)行正常的代謝和生物合成，從而導(dǎo)致其死亡，而生態(tài)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(wú)害物質(zhì)。
4.設(shè)備末端設(shè)有獨(dú)立的消聲段，采用優(yōu)質(zhì)玻璃纖維消聲材料，采用內(nèi)孔網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系，使聲波容易有效地進(jìn)入纖維體的深層，將聲能量轉(zhuǎn)化為振動(dòng)能，以保證設(shè)備的噪聲得到降低。
展開(kāi) Lumerical案例 | 一種超高效率集成等離子體鈮酸鋰電光馬赫-曾德?tīng)栒{(diào)制器
圖 1 a) 等離子體 TFLN MZM 的示意圖。插圖：無(wú)金屬沉積的槽波導(dǎo)的彩色 SEM 截面圖像。b) 相移器兩臂上的電場(chǎng) E RF 。c) 相移器兩臂上的光場(chǎng) E opt 。d) PSW MZM 的簡(jiǎn)化制造過(guò)程。EBE：電子束蒸發(fā)，EBL：電子束光刻，ICP：感應(yīng)耦合等離子體。彩色 SEM 圖像顯示等離子體 e) TFLN MZM，f) 相移器，以及 g
為驗(yàn)證該方案，我們自主制備了等離子體TFLN MZM（圖1d）。在180納米寬的等離子體槽上方進(jìn)行傳統(tǒng)單步剝離工藝時(shí)，會(huì)導(dǎo)致金屬同時(shí)沉積在窄光刻膠的兩側(cè)壁上，在剝離過(guò)程中無(wú)法完全去除。相比之下，我們采用兩步剝離工藝，分別定義每個(gè)電極，在每次金屬化步驟中保持電極尺寸的剝離區(qū)域，從而能夠可靠地制造具有高結(jié)構(gòu)保真度的納米間隙等離子體電極（詳見(jiàn)方法部分的詳細(xì)制造工藝）。圖1e展示了所制備MZM的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。器件采用多模干涉（MMI）實(shí)現(xiàn)光束合分，并通過(guò)不對(duì)稱馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x構(gòu)建推挽結(jié)構(gòu)，兩臂路徑差達(dá)100微米，從而獲得10.4納米的自由光譜范圍（FSR）。
在實(shí)驗(yàn)中，我們將激光器波長(zhǎng)對(duì)準(zhǔn)正交偏置點(diǎn)，以確保線性和高效率的EO調(diào)制。與此同時(shí)，我們采用地-信號(hào)-地（GSG）集總電極布局以實(shí)現(xiàn)寬帶電響應(yīng)。移相器的長(zhǎng)度僅為15微米（圖1f），較傳統(tǒng)TFLN MZM縮小兩個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)光子/等離子體模式轉(zhuǎn)換器將LN波導(dǎo)的光學(xué)模式轉(zhuǎn)換為相移器的PSW模式（圖1g）。此外，PSW中緊湊的Au電極天然具有低RC常數(shù)特性，可支持太赫茲帶寬的電光調(diào)制。因此，經(jīng)PSW增強(qiáng)的TFLN MZM有望實(shí)現(xiàn)超高效率、超緊湊尺寸及超寬帶寬。
我們優(yōu)化了PSW TFLN MZM的設(shè)計(jì)，包括PSW的橫截面尺寸（圖2a）、光子/等離子體模式轉(zhuǎn)換器（圖2b）以及MMI（圖2c）。
展開(kāi) 氣體質(zhì)量流量控制器在ICP-AES等離子體元素分析法的應(yīng)用
元素分析的ICP-AES方法使用等離子體產(chǎn)生待測(cè)樣品中元素的激發(fā)原子和離子，當(dāng)其返回基態(tài)時(shí)，使用原子發(fā)射光譜法（AES）測(cè)量其特征光譜。光譜中線條的強(qiáng)度與樣品中元素的濃度成正比。
然而ICP-AES設(shè)備只能分析液態(tài)樣品。對(duì)土壤樣品和其他固體物質(zhì)來(lái)說(shuō)有點(diǎn)棘手。為解鎖化學(xué)元素,需將樣品溶解在強(qiáng)酸中:王水，一種鹽酸和硝酸的混合物。泵將樣品從儲(chǔ)存容器中吸出，并將其輸送到噴霧器，噴霧器將液體變成氣溶膠形式或薄霧。為了準(zhǔn)確調(diào)節(jié)霧的濃度，并在必要時(shí)進(jìn)行稀釋，在流量控制器的幫助下，向噴霧器提供氬氣流。薄霧進(jìn)入反應(yīng)室，與已經(jīng)在反應(yīng)室中的等離子體碰撞。如果將高壓線圈通過(guò)氣體，為氣體提供足夠的能量，一些氣體就會(huì)釋放電子。 除了最初的氣體粒子,現(xiàn)在還有負(fù)電子和帶正電的離子的混合物。這種帶電粒子的"電離氣體混合物"被稱為等離子體;等離子體被稱為物質(zhì)存在的第四種狀態(tài),除了固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。通過(guò)ICP,氣形成等離子體的基礎(chǔ)，必須使用流量控制器準(zhǔn)確供應(yīng)該氣體。等離子體的溫度非常高,約為700°C。 由于等離子體必須始終保持正確的成分，所以氬氣的準(zhǔn)確和連續(xù)供應(yīng)是重要的。為為保護(hù)外界免受高溫影響，冷卻氣體(通常但不總是氬氣)被引導(dǎo)到反應(yīng)室外部。
當(dāng)ICP首次發(fā)明時(shí)，氣體是手動(dòng)添加的。隨著ICP逐步自動(dòng)化，氣體調(diào)節(jié)也實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并引入了質(zhì)量流量計(jì)。ICP-AES使用的質(zhì)量流量計(jì)和控制器用于供應(yīng)惰性氣體。良好的氣體調(diào)節(jié)，有助于整個(gè)系統(tǒng)更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)更低的檢測(cè)限值。面對(duì)日益嚴(yán)格的質(zhì)量和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，這很有幫助。
質(zhì)量流量控制器（MFC）是一種用于精確測(cè)量和控制氣體或液體質(zhì)量流量的設(shè)備。它通常由電路板、傳感器、進(jìn)出氣管道接頭、分流器管道、機(jī)殼、調(diào)節(jié)閥等部件組成。
展開(kāi) 遠(yuǎn)程微波等離子體材料處理裝置
應(yīng)用：
高聚物材料表面清洗與改性
產(chǎn)品特性：
本品采用遠(yuǎn)程微波等離子體（Remote Microwave Plasma），等離子體產(chǎn)生效率高，樣品處理均勻；
真空系統(tǒng)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(jìn)入微波等離子體源處形成遠(yuǎn)程等離子體進(jìn)入反應(yīng)室，另外的氣路由反應(yīng)室內(nèi)頂部（樣品臺(tái)上方）呈環(huán)形均流輸入；可用氮?dú)狻⒀鯕狻⒑夂痛髿獾瘸Ｓ脷怏w；流量控制可用玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)或者M(jìn)FC；
