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空心阴极放电具有一些独特的电光学特性，如噪声低，稳定性好，激发能量高，离子溅射作用强，高能电子束多，放电气压低，电流电子束大，能产生锐线光谱等。由于这些优点，空心阴极放电被广泛应用于等离子体加工(离子蚀刻、薄膜沉积、表面处理)、气体激光、电子枪、光源光谱分析等科学研究及技术应用领域。
在整个空心阴极放电过程中，其初始阶段占有十分重要的地位，它直接关系到放电电流的稳定性、脉宽、幅值和开关时间等重要参数。对该阶段，目前国内外的研究多集中于稳态，研究电离过程的文献很少。而研究该阶段电离过程的细节，对于探索放电的物理本质，改进放电的物理特性有非常重要的意义。但是由于该阶段时间极短，物理参量不易捕捉，使得深入研究放电过程不易。为深入研究空心阴极内的虚火花放电的初始过程，探究其电离本质，有必要获得大量微观粒子的全面信息，包括其能量、密度、运动轨迹等。因此，采用粒子模型的方法是必要的。本文采用粒子模拟结合蒙特卡罗的方法，应用准三维静电模型，详细描述了空心阴极内虚火花放电初始过程的演化步骤，并初步探讨了该过程中的一些本质机理。本文的主要内容和创新之处如下：
1.采用粒子模拟结合蒙特卡罗碰撞(PIC/MCC)方法，以带电粒子和静电场的相互作用和粒子间的碰撞为主体，在圆柱坐标系下建立了空心阴极初始放电阶段的物理模型并对其进行了理论分析；采用PIC方法描述带电粒子和静电场的相互作用，MCC方法描述粒子间的碰撞。
2.以理论分析得出的差分公式为基础，用开发平台Compag Visual Fortran6.6c编写了静电模型的粒子模拟程序，用以模拟低气压静电场条件下的空心阴极初始放电阶段的电离过程；
3.用该程序进行了大量数值试验，结合已有文献详细描述空心阴极虚火花放电初始过程的演化步骤，并初步探讨该过程中的一些本质机理；
4.采用OOPIC软件对部分模拟结果进行了验证。经对比，发现计算结果基本一致，说明自编的程序具有一定的可用性。