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研究生： 王紹儒
Wang, Shao-Ju
論文名稱： 噴射式大氣電漿電腦數值模擬研究—氦氣電漿參數之分析與探討
Study of Atmospheric Pressure Plasma Discharge by Computer Simulation: Analysis and Investigation of Helium Plasma Parameters
指導教授： 陳金順
Chen, Gen-Shun
柳克強
Leou, Keh-Chyang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年： 2009
畢業學年度： 97
語文別： 中文
論文頁數： 90
中文關鍵詞： 噴射式大氣電漿 、數值模擬
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    • 噴射式大氣電漿(atmospheric pressure plasma jet, APPJ)近年極受重視，發展迅速，其可操作於一大氣壓環境，因此降低對高價真空設備之需求，更重要的是噴射式大氣電漿利用射頻產生非平衡電漿，其中電子溫度與密度極高，其值或數量級約為2 eV與1017 m-3左右，但氣體溫度可保持在室溫附近(約300 K)，因此適合應用於生醫、紡織與軟性電子基板等之表面處理式鍍膜。另一方面，噴射式大氣電漿之結構為線性開槽式，所產生之電漿適合應用於傳輸式處理設備，並易於放大尺寸，具廣泛工業應用潛力。本論文主要以氦氣進行數值模擬計算(採用CFDRC模擬計算軟體)，配合所考慮的反應式，給予適當的電壓與氣體流速，探討各項電漿參數的分布情形。大部分的電漿參數，如電子密度、離子密度、或激發態原子密度等，在射頻電壓可接受範圍之內，均是隨著時間成長到一定數量而逐漸達穩定，而在本論文所使用的1.8 mm通道寬度、射頻電壓350 V與氣體流速10 m/s的條件下，激發態原子密度較電離子密度高約三個數量級。另外並改變射頻電壓與氣體流速等操作條件，比較各項電漿參數的變化，若要提昇通道內的電漿密度，則可藉由提高射頻電壓與降低氣體流速來達成。最後將降激發反應系列所使用之反應速率常數或碰撞截面資料做比較，發現不論採取何種條件進行計算，均不影響其模擬結果。

    摘要 I ABSTRACT II 致謝 III 表目錄 VI 圖目錄 VII 目錄 第一章 簡介 1 § 1.1 引言 1 § 1.2 大氣電漿源 1 § 1.3 熱平衡電漿與非熱平衡電漿之比較 3 § 1.4 研究動機 5 第二章 文獻回顧 6 § 2.1 大氣電漿源的放電現象與特性 7 § 2.2 大氣電漿源數值模擬分析 19 § 2.3 噴射式大氣電漿的應用 29 § 2.4 文獻回顧總結 32 第三章 物理模型與研究方法 33 § 3.1 電漿流體模型 33 § 3.2 電容式耦合電漿模型 35 § 3.3 邊界條件設定 39 § 3.4 數值方法與計算流程 40 第四章 模擬結果與分析 43 § 4.1 模擬模型描述 43 § 4.2 基本參數設定與氣體反應式 44 § 4.3 CCP模型演示 46 § 4.4 射頻電壓對於電漿參數的影響 54 § 4.5 氣體流速對於電漿參數的影響 63 § 4.6 降激發反應之修正與比較 72 第五章 結論 77 附錄 A 流速與流量轉換………………………………………………………………...........................78 附錄 B 反應速率常數與碰撞截面修正……………………………………………................….….81 參考文獻..............................................................................................................................................................89

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