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与低压微波等离子体相比,大气压微波等离子体有许多独特的优点:例如,密度大、活性高及生产装置简单等。因此,大气压微波等离子体在实际生产应用和科学研究中获得广泛的关注。然而,在大气压条件下,流注放电为微波放电的常见表现形式,因此,在这样的环境下为了获得理想的微波放电需要提供很高的激发入射功率,基于此,大气压微波放电的实现代价较高,实际应用较困难。针对大气压低功率微波放电难于实现的科学技术难题,以大气压低功率表面波等离子体(SWP)射流为研究对象,采用等离子体与微波相互作用的共振耦合放电方法,借助表面波等离激元(SPP)局部加强电场便于触发气体放电的优越性,研究SPP激励SWP射流放电机制。通过构建放电实验,诊断放电过程,辅以数值模拟,分析得出SPP激励SWP射流的放电机理。本文将揭示大气压低功率微波SWP射流的电离发展过程,解释大气压微波流注气体放电的时空物理参量演变机制。本文的主要研究内容总结如下:1.首先,微波放电是一种相对较新的技术,它需要科研工作者具备一些微波工程和等离子体工程的相关知识。所以先介绍微波放电理论中的一些基本概念,然后研究探讨现有的各种类型的等离子体发生装置。因为了解这些现有等离子体源的优点和问题,有助于新型等离子体源的开发和设计。2.其次,由于微波放电的不稳定性,以及微波放电的影响因素至今还未研究透彻,对于如何在大气压条件下开发大规模、高效节能、均匀的微波等离子体仍有待研究。因此,本文设计了三种类型的同轴谐振器,并获得了 2.45GHz共振频率的微波。然后向谐振器通以流动的氩气,在只有5W的微波驱动功率下分别在周围空气中产生不同形貌的等离子体射流。3.最后,由于与直流放电和射频放电不同,微波放电的电压、电流不能直接测量。通常,需要使用复杂的系统对微波放电的正向和反射功率进行测量。因此这对于微波放电的诊断和分析是一个巨大的障碍。而本文绕开这一障碍,基于传输线理论模型,探讨了同轴谐振器的工作机制;并利用HFSS和COMSOL仿真软件建立电磁模型和流体模型,进一步探讨了同轴谐振器的放电机理。