本文關(guān)鍵詞：大氣壓等離子體的太赫茲波傳輸特性研究

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【摘要】：電磁波與等離子體相互作用一直是等離子體、電磁場與電磁波以及通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),它在無線電通信、空間探測、等離子體電磁波診斷等方面有著重要的應(yīng)用。近年來,大氣壓等離子體由于其放電氣壓為大氣壓,不需要真空裝置,粒子間平均自由程短,放電過程演化劇烈等獨(dú)特性質(zhì),受到廣泛關(guān)注。針對大氣壓等離子體診斷的文獻(xiàn)也大量涌現(xiàn),但大都局限于1017 m-3左右的大氣壓等離子體的診斷,對于密度高達(dá)1022m-3以上的電弧放電等離子體的診斷還沒有非常理想的方法,也缺少實驗測量手段�；诖�,本文嘗試從高密度大氣壓等離子體與太赫茲波的相互作用機(jī)理出發(fā),利用二者共振吸收等現(xiàn)象,通過數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合的方法,探究太赫茲波在大氣壓等離子體中傳輸時的透過率、反射率等參數(shù)的變化,為高密度大氣壓等離子體診斷提供理論依據(jù)。根據(jù)電弧等離子體和介質(zhì)阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge,DBD)等離子體的特性,從具有夾層結(jié)構(gòu)的等離子體理論模擬出發(fā),研究不同參數(shù)大氣壓等離子體中太赫茲波傳輸特性,分析等離子體參數(shù)對太赫茲波反射系數(shù)、透射系數(shù)等的影響。其中電弧等離子體參數(shù)是通過ANSYS FLUENT軟件,結(jié)合Saha方程獲得的,對電弧放電進(jìn)行模擬,計算得到電弧放電等離子體的相關(guān)參數(shù)。利用可以穩(wěn)定輸出1.63 THz、2.53 THz、3.11 THz的太赫茲激光器,分別以電弧放電等離子體和介質(zhì)阻擋放電等離子體為對象進(jìn)行了太赫茲波傳輸實驗研究,并對數(shù)值模擬和實驗結(jié)果進(jìn)行對比分析。研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)?shù)入x子體頻率處于太赫茲頻段范圍時,等離子體與入射太赫茲波的相互作用效果明顯。而對于介質(zhì)阻擋放電等離子體,由于其電子密度低于1020 m-3,當(dāng)太赫茲波入射時,太赫茲波透過率高達(dá)0.99,損耗非常小。研究表明:太赫茲波等離子體診斷方法適用于高密度的等離子體(1020 m-3)的診斷。本文的研究對電弧等離子體等高密度等離子體診斷提供了新的思路。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O53;O441.4
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本文編號：1233125