[发明专利]一种等离子体的特性参数空间分布调控方法及装置

说明书

本发明公开了一种等离子体的特性参数空间分布调控方法及装置，方法包括：通过气体放电强度空间分布的归一化目标函数确定目标放电强度；根据目标流体力学仿真模型和归一化目标函数，计算预设介质表面气隙一侧的归一化放电强度；计算归一化放电强度和目标放电强度的放电强度偏差值；当放电强度偏差值大于预设偏差阈值时，进行迭代操作，直至放电强度偏差值小于或等于预设偏差阈值时，输出阻挡介质介电常数分布函数；根据输出的介电常数分布函数调整阻挡介质介电常数分布，从而调控等离子体的特性参数空间分布。无须改变放电单元的结构，提高了放电单元功能的灵活性，提高了放电单元等离子体特性调控的范围。

技术领域

本发明涉及等离子体的特性参数空间分布调控技术领域，尤其涉及一种等离子体的特性参数空间分布调控方法及装置。

背景技术

等离子体是物质的第四态，具备化学活性高，特性参数调节范围广的特点，广泛应用于生物医学、微电子和航空航天等技术领域。为适应不同的应用环境和条件，需要对等离子体的特性参数(如带电粒子密度、光强、电流密度等)进行有效调控。目前，等离子体特性的调控方式已经较为丰富，如调节外施电压的幅值、频率和波形参数，调节外部磁场，调节气体温度，引入绝缘介质，调整电极结构等。

在诸多等离子体特性参数调控方法中，引入绝缘介质构成的阻挡介质放电是控制等离子体放电强度，产生低温放电等离子体的重要手段。目前，通常采用调节阻挡介质材料基体或表面性能的方法对等离子体特性进行调控，而介质材料的特性参数(如介电常数、电导率等)都为均匀分布，不能实现放电特性参数在空间上的差异化调控。当前的研究已经表明，阻挡介质材料介电常数对介质阻挡放电等离子体特性调节作用显著，可以使介质阻挡放电等离子体在均匀的辉光放电与收缩的流注放电之间互相转化。然而，放电强度的空间分布调节方法则需要调节电极结构，对放电单元的结构改造比较大，降低了放电单元功能的灵活性，限制了放电单元等离子体特性调控的范围。

发明内容

本发明提供了一种等离子体的特性参数空间分布调控方法及装置，用于解决现有的等离子体特性参数调控方法，对放电单元的结构改造比较大，降低了放电单元功能的灵活性，限制了放电单元等离子体特性调控的范围的技术问题。

本发明提供的一种等离子体的特性参数空间分布调控方法，包括：

获取放电单元几何与物理参数；

通过气体放电强度空间分布的归一化目标函数确定目标放电强度；

根据所述放电单元几何与物理参数，建立流体力学仿真模型；

对所述流体力学仿真模型进行参数初始化，得到初始化流体力学仿真模型；

为所述初始化流体力学仿真模型设置阻挡介质介电常数分布函数，生成目标流体力学仿真模型；

根据所述目标流体力学仿真模型和所述归一化目标函数，计算预设介质表面气隙一侧的归一化放电强度；

计算所述归一化放电强度和所述目标放电强度的放电强度偏差值；

判断所述放电强度偏差值是否小于或等于预设偏差阈值；

若否，则计算迭代阻挡介质介电常数分布函数；

将所述迭代阻挡介质介电常数分布函数设置为所述阻挡介质介电常数分布函数，并跳转至为所述初始化流体力学仿真模型设置阻挡介质介电常数分布函数，生成目标流体力学仿真模型的步骤；

若是，则输出所述阻挡介质介电常数分布函数；

采用所述阻挡介质介电常数分布函数、所述归一化放电强度和所述放电强度偏差值调控所述等离子体的特性参数空间分布。

可选地，所述计算迭代阻挡介质介电常数分布函数的步骤，包括：

通过所述归一化放电强度和所述目标放电强度计算介电常数校正函数；