本文依据目前等离子体理论模拟计算中的三种主要方法，分别进行了氢辉光放电正柱区的动力学模拟、氮辉光放电阴极鞘层区的氮离子输运过程流体力学模拟以及此过程中氮离子能量分布和角度分布的MonteCarlo模拟研究。 在氢辉光放电正柱区的动力学模拟中，综合考虑了电子、H₂、H、H⁺、H₂⁺、H₃⁺之间主要的物理和化学碰撞过程，包括弹性、非弹性碰撞及化学反应过程。所得结果显示氢辉光放电正柱区的电子能量分布曲线明显偏离Boltzmann分布，并且随着E/N增大，电子能量分布函数的尾部能量越来越高。在同一E/N值条件下，随着H原子密度占总物种密度百分比的增加，电子能量分布函数的尾部也逐渐向高能量方向延伸。在氢辉光放电等离子体中，电子、氢原子以及各种氢离子密度均随着E/N值的增加而增加。在三种氢离子中，H₃⁺离子密度显著大于H⁺和H₂⁺离子。就H⁺与H₂⁺离子相比较而言，前者大于后者。氢分子的分解百分率亦随着E/N值的增加而增大。 氮辉光放电阴极鞘层区氮离子输运过程流体力学模拟中，从连续性方程出发，结合泊松方程，在考虑离子与中性分子动量交换条件下，研究了氮辉光放电阴极鞘层区N⁺、N₂⁺离子和电子浓度、电位、电场强度的分布规律，考察了不同气压与初始离子浓度比例对上述物理量空间分布的影响。模拟结果表明，氮离子在从鞘层边界向阴极输运的过程中，密度逐渐减少，而且在鞘层边界下降最快，之后趋于缓和，基本上可认为离子在鞘层中间部分是均匀分布的。相比较而言，电子浓度在鞘层边界下降的速度比离子更快。在鞘层内的同一位置上，N⁺、N₂⁺离子密度随气压的升高而增大。当N⁺、N₂⁺离子以相同初始浓度进入阴极鞘层时， 大连理工大学硕士论文 摘 要 凡”离子浓度始终大于N”离子浓度。在鞘层电位降不变的情况下，电场 随着鞘层厚度的减少而增强。 氮辉光放电阴极鞘层区的氮离于能量分布和角分布的 Monte Carlo模 拟结果表明，随着气压的增大，氮离子的能量分布曲线逐渐向低能量方 向移动，而角分布曲线逐渐向大角度方向延伸。相比较而言，对于氮离 子的能量分布，N；”离子受气压的影响更大一些，而对于角分布，N”离子 受到的影响更大一些。在同一气压条件下，离子从鞘层边界向阴极运动 的过程中，能量分布曲线逐渐向高能区域延伸，而离子的散射角逐渐向 小角度方向聚拢。而且鞘层厚度越薄，离子的能量分布越向高能区延伸， 同时使离子的散射角越小，这说明强鞘层电场对离子有很强的加速和聚 焦作用。