国内外研究现状分析：

微放电是发生在较小的空间尺度内的气体击穿从而产生等离子体的过程，通常认为其放电尺度至少再一个维度上低于一毫米。微等离子体应用于多个方面，如化学、生物、环境等领域。

Xuechun LI,Huan Wang等人利用一维流体模型对射频脉冲调制放电的基本放电特性进行了仿真模拟，在功率输入阶段，放电电流是正弦波形，且超前于电压波形，与射频容性放电的形式相同，且电流逐渐增大，有一个逐渐发展的过场，相应地，在功率关闭阶段，电流也是逐渐的降低；随着占空比的增大，电流峰值首先线性增大，后达到饱和，不再增大，所有这些都是射频脉冲调制放电的基础典型特性，为以后更深入的研究奠定了基础。N Balcon,A Aanesland等人用实验研究了脉冲宽度和脉冲周期对介质挡放电中放电模式的影响。2008年，Shi及M.G.Kong等人分别在金属电极和介质阻挡放电装置中，对大气压脉冲调制射频放电进行了实验研究，揭示了脉冲调制射频大气压放电的基本特性，并且发现了不同的放电模式：连续模式、过渡模式和分立模式。

为了更好理解微等离子体的性质，人们对微等离子体进行了大量的理论和数值模拟研究，最常用的俩种模拟方法是流体模拟和粒子模拟(Particle-In-Cell/Monte Carlo, PIC/MC)。利用流体模拟方法的微等离子体的模拟最早可以追溯到1999年日本的真壁利明等人对1mm尺寸的微等离子体显示器的单个放电单元的二维模拟，模拟首次显示最小等离子体维持电压不仅与pd值有关，与频率也有关系；第一次系统的针对亚毫米尺度的微放电的模拟是由2005年的Kushner等人完成的，其中采用俩维流体模拟研究了电极-介质-电极结构下直流驱动的氩气放电等离子体的性质与气压、电压等可控参数的关系，特别考虑了背景气体的加热和激发态的存在对等离子体性质的影响。

由于实验已经证实微放电等离子是非热平衡的，人们很快就意识到流体方法精度有限，不能准确的描述微等离子体，要完整的描述微等离子体，必须采用基于动力学的PIC/MC方法。2005年Radjenovic等人首次利用PIC/MC模型雅正了对直流微放电的呀就说明二次电子在其中有显著的作用，其嫡传电压和PD之间的关系偏离常会帕邢定理，击穿电压会明显降低。

目的和意义：使用频率调制对于微放电等离子体放电过程的影响，寻找的更高效率的射频电源放电频率，使其微等离子体的成分以及状态更好的满足其他方面对于微等离子体的需求，使得等离子体的应用更加广泛。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：利用一维PIC/MC模型对大气压射频放电及其频率调制下的放电进行模拟。详细介绍PIC/MC模型的物理模型和数值算法。使用纯氦APGD模型和He - N2 APGD模型，以便于与通用模型形成对比。分别在这俩种模型下，固定电压功率、间隔等参数，进行射频频率调制，发现其对于微等离子体的影响过程。

目标：发现射频的频率变化对于放电过程的影响以及射频电源维持过程中的边界值。

拟采用的技术方案：由于精细网格的不稳定性和时间步长限制会导致巨大的计算量，所以采用隐式方法，阻离掉电子的部分不重要的高频震荡，放宽时间和空间步长的要求。由于我研究的方向，仅仅只针对于维持过程中的射频电源的频率调制对于微等离子体的作用，所以我将其他参数固定，或仅仅只改变其中一到俩个参数（改变间隔大小和气体模型），逐渐改变射频电源频率，观察其对于等离子体的性质影响，由于计算量过大，我只进行一维程序的仿真研究。

[1] Peter Bruggeman and Ronny Brandenburg. Atmospheric pressure discharge laments and microplasmas: physics, chemistry and diagnostics. Journal of Physics D: Applied Physics, 46(46):464001, 2013.