低溫等離子體應(yīng)用技術(shù)

附件5? 學(xué)院（系、所）全英研究生課程簡介（中英文各一份）課程名稱：低溫等離子體應(yīng)用技術(shù) 課程代碼：131.521課程類型：口博士專修課程 V碩士專修課程考核方式：全央文考試教學(xué)方式：全英文講授適用專業(yè)： 咼電壓技術(shù)應(yīng)用、適用層次：V碩士V博士等離子體物理開課學(xué)期： 2012秋總學(xué)時(shí)：32 學(xué)分：2先修課程要求：咼電壓技術(shù)，電路理論，大學(xué)物理課程組教師姓名職稱專業(yè)年齡學(xué)術(shù)方向劉大偉副教授等離子體32等離子體技術(shù)及應(yīng)用劉明海教授等離子體44等離子體技術(shù)及應(yīng)用課程負(fù)責(zé)教師留學(xué)經(jīng)歷及學(xué)術(shù)專長簡介：該課程負(fù)責(zé)教師劉大偉2009年畢業(yè)于英國LoughboroughUniversity,他的主要科學(xué)研究領(lǐng)域包括氣體放電、低溫等離子體源、等離子體診斷、等離子體模擬計(jì)算、等離子體和脈沖功率技術(shù)在環(huán)境及生物醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用等。他對容性放電產(chǎn)生等離子體的關(guān)鍵機(jī)理、脈沖射頻等離子體射流陣列及其應(yīng)用有著深入研究；在主要期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文共13篇（均為第一作者、通訊作者或?qū)嶋H完成人），而且都被SCI收錄；擔(dān)任Phys.ofPlasmas,PlasmaSourcesSci.&Technol和ThinSolidFilms.等多個(gè)英文期刊的評審人；獲得國豕自然科學(xué)基金和教育部留學(xué)歸國人員啟動(dòng)基金等多項(xiàng)研究經(jīng)費(fèi)資助。劉明海，男，教授，博士生導(dǎo)師。94年7月和97年11月在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系理學(xué)獲得碩、博士學(xué)位；99年11月中國科學(xué)院等離子體物理研究所博士后流動(dòng)站出站；2000年在華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院擔(dān)任科研與教學(xué)工作,2002年10月赴日本名古屋大學(xué)工學(xué)部電氣研究科進(jìn)修，04年10月回國。主要從事低溫等離子體物理的理論與實(shí)驗(yàn)研究，承擔(dān)或參與了國家自然科學(xué)基金、國家安全重大基礎(chǔ)（軍口973）研究項(xiàng)目、國防預(yù)研項(xiàng)目、航空航天基金等多項(xiàng)研究課題。主要研究領(lǐng)域有：低溫等離子體材料表面改性技術(shù)研九，光電材料、隱身材料的等離子體制備技術(shù)研九，等離子體隱身技術(shù)的機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究；高氣壓大面積等離子體放電技術(shù)及其參數(shù)測量研究；大面積均勻表面波等離子體的實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用研究。公開發(fā)表科學(xué)論文40余篇，其中大多數(shù)為SCI收錄。中國物理學(xué)會(huì)會(huì)員，日本電氣學(xué)會(huì)會(huì)員，中國物理快報(bào)（英文）特約評審。課程教學(xué)目標(biāo)：等離子體技術(shù)現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用于電子、航空航天、環(huán)境保護(hù)和生物醫(yī)療等眾多領(lǐng)域，并對我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展做出卓越貢獻(xiàn)。為了加速該領(lǐng)域高水平研究生的培養(yǎng)，擬開設(shè)“氣體放電與等離子體技術(shù)”這門課，并采用英文授課。該課程將首先系統(tǒng)講述等離子體的基本理論；然后對等離子體的產(chǎn)生方法（輝光放電、電暈放電、電弧放電、高頻放電、介質(zhì)阻擋放電等）進(jìn)行全面講解；在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步講述低溫等離子體的數(shù)學(xué)計(jì)算模型及實(shí)驗(yàn)測量方法，主要包括低溫等離子一維和二維仿真模型、等離子體光譜和放電瞬態(tài)過程的測量方法，并介紹國際等離子體界使用上述理論和實(shí)驗(yàn)研究方法系統(tǒng)在等離子體動(dòng)力學(xué)、等離子體化學(xué)、容性和感性放電、等離子電學(xué)和光學(xué)特性測量等方面研究的進(jìn)展；最終，介紹等離子體在各領(lǐng)域應(yīng)用研究的最新進(jìn)展情況。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟練掌握等離子體的基本理論，能夠根據(jù)不同種類等離子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛯Σ煌瑔栴}進(jìn)行簡化分析與仿真計(jì)算，并掌握對等離子進(jìn)行電學(xué)和光學(xué)測量的方法，了解國際等離子體界研究的最新進(jìn)展，為加快等離子應(yīng)用相關(guān)的研究進(jìn)展提供理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。第一章介紹§1.1什么是氣體放電物理§1.2典型的直流放電形式§1.3氣體放電分類§1.4氣體放電研究的歷史背景第二章直流放電中帶電粒子的遷移、能量、擴(kuò)散§2.1弱電離氣體中電子的遷移§2.2電離氣體的電導(dǎo)率§2.3電子能量§2.4電子擴(kuò)散§2.5離子§2.6雙極擴(kuò)散§2.7電荷密度縱向不均勻等離子體中的電流§2.8電子的流體力學(xué)描述第三章振蕩電場及電磁波作用下電離氣體中電子的相互作用§3.1振蕩電場中電子的運(yùn)動(dòng)§3.2電子能量

§3.3連續(xù)介質(zhì)中電動(dòng)力學(xué)的基本方程§3.4咼頻等離子體的導(dǎo)電性與介電常數(shù)§3.5等離子體中電磁波的傳播§3.6振蕩等離子體中電磁波的全反射第四章帶電粒子的產(chǎn)生和衰減§4.1直流放電中的電子碰撞電離§4.2其他電離機(jī)制§4.3體復(fù)合§4.4負(fù)離子的形成與衰減§4.5電荷擴(kuò)散損失§4.6固體中電子發(fā)射§4.7二次電子發(fā)射導(dǎo)致的電荷增加第五章弱電離氣體中電子的動(dòng)力學(xué)方程§5.1速度分布函數(shù)描述電子§5.2動(dòng)力學(xué)方程的建立§5.3分布函數(shù)角關(guān)系的近似§5.4電子能譜方程§5.5能譜方程的有效條件§5.6由動(dòng)力學(xué)方程推出的若干結(jié)論的比較§5.7僅考慮彈性損失的電子靜態(tài)譜§5.8氮?dú)夂涂諝獾臄?shù)值結(jié)果§5.9任意強(qiáng)度的空間不均勻場Aye、.V7-.第八早電子探針§6.1電路介紹§6.2單探針的電流電壓特性§6.3稀薄等離子體電流診斷的理論基礎(chǔ)§6.4測量分布函數(shù)的步驟§6.5稀薄等離子體流向探針的離子電流§6.6真空二級管電流和靠近帶電體的空間電荷層§6.7雙探針§6.8高壓等離子體探針第七章不同頻率范圍氣體的擊穿§7.1擊穿的基本特性§7.2適當(dāng)大Pd值下勻強(qiáng)場中擊穿與自持放電的激發(fā)§7.3微波場的擊穿及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的解釋§7.4運(yùn)用動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算電離頻率和擊穿臨界值§7.5光學(xué)擊穿§7.6放電區(qū)域中激發(fā)射頻場的方法§7.7射頻及低頻下的擊穿第八章穩(wěn)定輝光放電§8.1總體結(jié)構(gòu)及可觀察的特性§8.2電極間放電的電流電壓特性§8.3暗放電以及空間電荷在陰極鞘層形成中的作用§8.4陰極鞘層§8.5陰極鞘層與正柱區(qū)的過渡區(qū)域§8.6正柱區(qū)§8.7氣體加熱及其對電流電壓特性的影響§8.8電負(fù)氣體等離子體§8.9快速氣流放電§8.10）陽極鞘層第九章輝光放電不穩(wěn)定性及其影響§9.1不穩(wěn)定的原因及影響§9.2準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)參數(shù)§9.3準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下電場及電子溫度的擾動(dòng)§9.4熱不穩(wěn)定性§9.5附著不穩(wěn)定性§9.6其他可能導(dǎo)致不穩(wěn)定的機(jī)制§9.7光條紋§9.8正柱區(qū)收縮全英文教材:Y.P.Raizer,GasDischargePhysics,Corrected(Springer,1991)主要參考書：M.A.Lieberman,A.J.Lichtenberg,inPrinciplesofPlasmaDischargesandMaterialProcessing,2ndedn.(JohnWileyandSons,HobokenNJ,2005)趙青，劉述章，童洪輝，等離子體技術(shù)及應(yīng)用，國防工業(yè)出版社，2009.2

課程名稱：Plasmatechnologyanditsapplication課程代碼：131.521課程類型：口博士專修課程 V碩士專修課程考核方式： ExaminationinEnglish教學(xué)方式：LectureinEnglish適用專業(yè)： Highvo1tage 適用層次：VMaterVPh.D.technique,plasm開課學(xué)期：Aut.2012 總學(xué)時(shí)：32 學(xué)分：2先修課程要求：Physics,Highvoltagetechnique,Circuittheory,課程組教師姓名職稱專業(yè)年齡學(xué)術(shù)方向DaweiLiuAsso.Pro.Highvoltageapplication32GasdischargeanditsapplicationMinghaiLiuPro.Highvoltageapplication42Gasdischargeanditsapplication課程負(fù)責(zé)教師留學(xué)經(jīng)歷及學(xué)術(shù)專長簡介：Dr.DaweiLiureceivedtheB.Eng.fromChinaUniversityofGeosciencesin2002,andanM.Sc.andPh.D.fromLoughboroughUniversity,UKin2005and2009,respectively.From2002to2004hewaswithChinaUnicomCorporation.Since2009hehasbeenanassociateprofessorattheStateKeyLaboratoryofAdvaneedElectromagneticEngineeringandTechnology,HuazhongUniversityofScieneeandTechnology,China.Hepublished14papersonthekeyinternationalplasmajournals,andreceivedfoundingfromNationalScieneefoundationandChineseEducationDepartment.Hisresearchinterestsincludenumericalandexperimentalstudyonlowtemperatureplasma,withspecialattentiononplasmaapplicationinbiomedicineandenvironmentprotection.Pro.MinghaiLiureceivedanM.Sc.andPh.D.fromInstituteofPlasmaPhysicsChineseAcademyofSciencesin1994and1997.Since2000hehasbeenaprofessorattheStateKeyLaboratoryofAdvaneedElectromagneticEngineeringandTechnology,HuazhongUniversityofScieneeandTechnology,China.From2002to2004,hewasaresearchprofessorinNagoyaUniversity,Japan.Hepublished40+papersonthekeyinternationalplasmajournals,andreceivedfoundingfromNationalScieneefoundationandChineseEducationDepartment.Hisresearchinterestsineludenumericalandexperimentalstudyonlowtemperatureplasma,withspecialattentiononplasmaapplicationinmaterialprocessing.課程教學(xué)目標(biāo)：Nowadaysplasmadischargesarewidelyusedtomodifythesurfacepropertiesofmaterials,sothatplasmaprocessingtechnologyiscrucialformanufacturingtheverylargescaleintegratedcircuits,reducingaircraftresistanee,environmentprotection,biomedicalandetc.Inordertoimprovethestudents'knowledgeonplasmascienee,thecourseof“Plasmatechnologyanditsapplication”isopened.Thecourseincludes,Thebasicplasmaphysicsandgasdischargetheory.Differentwaystogenerateplasma,includingglowdischarge,coronadischarge,capacitivelycoupledplasma,inductivelycoupledplasma,dielectricbarrierdischargeandetc.Thenumericalmodelsonplasma,includingglobalmodel,onedimensionalfluidmodel,twodimensionalfluidmodelandPartialincellmodel.Thewaystomeasureplasmaproperties,includingopticalemissionspectrummeasurement,nanosecondexposure廿meimagesofplasma.Theprogressofinternationalplasmacommunityonplasmadynamics,plasmachemistryandplasmaapplications.Uponsuccessfulaccomplishmentofthiscourse,thestudentsshouldbeabletoUnderstandthebasicknowledgeonplasmaphysics,surfacescieneeandatomicandmolecularphysics.DesignandfulfillthesimpleplasmasimulationprogrambyMatlabindependentlyMeasuretheplasmaopticalemissionspectrumandanalyzethedataindependently.Understandthenewestapplicationofplasmascienee.Introduction§1.1WhatisthesubjectofGasDischargePhysics§1.2TypicalDischargesinaConstantElectricField§1.3ClassificationofDischarges§1.4BriefHistoryofElectricDischargeResearchDrift,EnergyandDiffusionofChargedParticlesinConstantFields§2.1DriftofElectronsinaWeaklyIonizedGas§2.2ConduetionofIonizedGas§2.3EleetronEnergy§2.4DiffusionofElectrons§2.5Ions§2.6AmbipolarDiffusion§2.7ElectricCurrentinPlasmainthePreseneeofLongitudinalGradientsofChargeDensity§2.8HydrodynamicDescriptionofElectronsInteractionofElectronsinanIonizedGaswithOscillatingElectricFieldandElectromagneticWaves§3.1TheMotionofElectronsinOscillatingFields§3.2ElectronEnergy§3.3BasicEquationsofElectrodynamicsofContinuousMedia§3.4High-FrequencyConductivityandDielectricPermittivityofPlasma§3.5PropagationofElectromagneticWavesinPlasma§3.6TotalReflectionofElectromagneticWavesfromPlasmaandPlasmaOscillationsProductionandDecayofChargedParticlesElectronImpactIonizationinaConstantFieldOtherIonizationMechanisms§4.3BulkRecombination§4.4FormationandDecayofNegativeIons§4.5DiffusionLossofCharges§4.6ElectronEmissionfromSolids§4.7MultiplicationofChargesinaGasviaSecondaryEmissionKineticEquationforElectronsinaWeaklyIonizedGasPlacedinanElectricField§5.1DescriptionofElectronProcessesintermsoftheVelocityDistributionFunction§5.2FormulationoftheKineticEquation§5.3ApproximationfortheAngularDependenceoftheDistributionFunction§5.4EquationoftheElectronEnergySpectrum§5.5ValidityCriteriafortheSpectrumEquation§5.6ComparisonofsomeConclusionsImpliedbytheKineticEquationwiththeResultofElementaryTheory§5.7StationarySpectrumofElectronsinaFieldintheCaseofonlyElasticLosses§5.8NumericalResultsforNitrogenandAir§5.9SpatiallyNonuniformFieldsofArbitraryStrengthElectricProbes§6.1Introduction.ElectricCircuit§6.2Current-VoltageCharacteristicofaSingleProbe§6.3TheoreticalFoundationsofElectronicCurrentDiagnosticsofRarefiedPlasmas§6.4ProcedureforMeasuringtheDistributionFunction§6.5IonicCurrenttoaProbeinRarefiedPlasma§6.6VacuumDiodeCurrentandSpace-ChargeLayer§6.7DoubleProbe§6.8ProbeinaHigh-PressurePlasmaBreakdownofGasesinFieldsofVariousFrequencyRanges§7.1EssentialCharacteristicsofthePhenomenon§7.2BreakdownandTriggeringofSelf-SustainedDischargeinaConstantHomogeneousFieldatModeratelyLargeProductofPressureandDischargeGapWidth§7.3BreakdowninMicrowaveFieldsandInterpretationofExperimentalDataUsingtheElementaryTheory§7.4CalculationofIonizationFrequenciesandBreakdownThresholdsUsingtheKineticEquation§7.5OpticalBreakdown§7.6MethodsofExcitinganRFFieldinaDischargeVolume§7.7BreakdowninRFandLow-FrequencyRangesStableGlowDischarge§8.1GeneralStructureandObservableFeatures§8.2Current-VoltageCharacteristicsofDischargeBetweenElectrodes§8.3DarkDischargeandtheRole