Langmuir单探针诊断射频辉光放电等离子体及其数据处理

Langmuir探针是诊断等离子体参数的重要手段.报道了在氩气射顿(13.56MHz)辉光放电等离子体中使用调谐单探针进行诊断,对探针I-V特性曲线的统计噪声进行了数字滤波的光滑化处理,而后求二次微商.在相同的放电条件下,使用自行设计的微分电路,对探针特性二次微商进行在线测量.这两种方法得到的二次微商结果能够较好地符合. 关键词： Langmuir探针 二次微商 数值滤波 微分电路     

射频辉光放电等离子体的电探针诊断及数据处理

Langmuir探针是等离子体诊断的一个重要方法.对探针I-V曲线进行求解二次微商是获得等离子体中的电子能量分布函数的关键.由Fourier变换导出一个求解微商的数值解方法.克服了现有方法所存在的缺点.实现了对探针I-V曲线求解二次微商的精确、自动运算.测量了硅烷射频辉光放电等离子体的平均电子能量(温度)和浓度随放电功率的变化. 关键词：     

Langmuir双探针诊断Ne辉光放电管电子密度

应用Langmuir双探针诊断理论,对充有氖气的石英放电管中的辉光放电等离子体进行了诊断,通过实验测得伏安特性曲线,计算得出电子温度和电子密度,讨论了等离子体的宏观参量与电子温度和电子密度的关系.采用直径为0.1 mm的探针对等离子体进行诊断,不仅减小了对所测等离子体区域的扰动,而且减小了读取伏安特性曲线所带来的误差.     

三探针方法脉冲放电等离子体特性

基于三探针方法开展了脉冲放电等离子体特性研究,实现了单次脉冲放电等离子体参数的时变特性诊断。采用金属罩屏蔽、示波器锂电池供电等方法降低了电磁信号干扰,利用Labview编制了特定的程序进行三探针诊断数据处理。根据脉冲放电等离子体具有多电荷态离子成分、离子超声速运动等特点,对三探针理论进行相应修正。诊断结果表明,整个放电脉冲内高压引出界面电子温度Te处于2~4eV之间,离子密度ni处于1017~1018 m-3量级之间,与Langmuir单探针诊断结果吻合。     

短管螺旋波放电中等离子体参数测量和模式转化研究

对长度为45 cm的短放电管螺旋波放电等离子体进行了Langmuir探针、原子发射光谱以及集成电荷耦合检测器(ICCD)检测诊断,研究螺旋波等离子体的放电特性.Langmuir探针数据显示电子密度在射频功率增加过程中出现两次大幅增长,由此确认了放电模式的转换及螺旋波放电模式的出现.发射光谱测量结果与Langmuir探针测量的电子密度数据一致,发现Ar原子和Ar离子的谱线强度与放电模式变化有着密切相关性.而通过对不同放电模式的ICCD测量,获得射频功率吸收因放电模式转变而变化的方式,认为放电模式转换时电子行为和能量传递方式也发生着变化.     

甚高频激发的容性耦合Ar+O_2等离子体电负特性研究

利用探针辅助的脉冲激光诱导负离子剥离诊断技术对掺入5%O_2的容性耦合Ar等离子体电负特性进行了诊断研究.首先详细解析了脉冲激光剥离后探针的电信号,分析了探针偏压在低于或高于空间电位下的探针收集信号特征;根据探针偏压与探针收集信号之间的依赖关系,用来描述Ar+O_2等离子体电负特性的等离子体电负度被定义为脉冲激光剥离出的电子电流与偏压高于空间电位的探针收集到的背景电子电流的饱和比值,并对等离子体电负度随放电气压、射频功率以及轴向位置的变化进行了诊断测量.实验结果表明等离子体的电负度随着射频功率的增加而减小、随着放电气压的上升而变大;由于非对称电极的分布特性,在轴向方向上靠近功率电极时等离子体电负度有升高的趋势,这种趋势可能与鞘层边界附近二次电子的动力学行为以及负离子的产生与消失过程有关.     

13.56 MHz 低频功率对60 MHz射频容性耦合等离子体的电特性的影响

使用补偿朗缪尔探针诊断技术，研究了60MHz/13.56MHz双频激发容性耦合等离子体的空间电子行为，得到了电子能量概率函数(EEPF)随径向位置和低频输入功率的演变行为. 实验结果表明，13.56MHz射频输入功率的变化主要影响低能电子的布居，其影响随气压升高而加大. 在等离子体放电中心以外，EEPF呈现出双峰分布的特性，同时发现从放电中心到极板边缘，次能峰有逐渐向高能区漂移的现象，次能峰的出现显示了中能电子的增强的加热效应. 通过EEPF方法，计算了等离子体的电子温度、电子密度. 讨论了等离子体中的电 关键词： 双频激发容性耦合等离子体 朗缪尔探针诊断 电子加热模式     

60MHz电容耦合等离子体中电子能量分布函数特性研究

甚高频(频率大于30 MHz)耦合放电源由于能产生大面积高密度的等离子体而受到了人们的广泛关注. 采用电流、电压探针以及朗缪尔探针诊断技术对60MHz射频激发产生的容性耦合等离子体的放电特性及电子行为进行了研究. 实验结果表明，等离子体的等效电阻/电容随着射频输入功率的增加而减小/增加；等离子体中电子行为不仅依赖于射频输入功率，还与放电气压密切相关；放电气压的增加导致电子能量概率分布函数(EEPF)从双温Maxwellian分布向Druyvesteyn分布转变，而且转变气压远低于文献所报道的数值，这主要是由于在60MHz容性耦合等离子体中电子反弹共振加热效率大为降低. 关键词： 甚高频容性耦合等离子体 朗缪尔探针诊断 电子加热模式     

同轴枪正、负脉冲放电等离子体特性的对比

同轴枪脉冲放电产生的等离子体具有高速度、高密度的特点,在核聚变、空间推进、天体物理领域具有很高的应用价值.本文针对不同放电方式对等离子体特性的影响进行了理论实验研究,通过调换脉冲电源整流二极管的方向改变充电电流方向实现正、负脉冲放电,采用光学、电学、磁探针等诊断手段,研究了正、负脉冲放电产生的等离子体性能;通过高速相机观察到正脉冲等离子体的分团现象,使用了图像处理技术,量化对比了等离子体发光强度.结果表明在相同工作气压和放电电压下,负脉冲等离子体拥有更高的密度,流速稍小但性能趋稳;而正脉冲等离子体具有更高的射流速度,也易产生明显的分团现象,所得实验结果与理论分析相一致.     

等离子体的三频点微波透射衰减诊断方法

 依据微波在等离子体中的传播特性，并利用微波透射非磁化等离子体时在三个相邻频率点的透射能量衰减值，可同时诊断等离子体中的电子密度和电子碰撞频率。使用该方法对100～700 Pa范围内氦气辉光放电等离子体进行了诊断，选择6.2，6.8和7.4 GHz三个频率点，并与使用双探针诊断的诊断结果进行比较。结果表明：两种诊断方法所得碰撞频率基本一致；微波透射衰减法诊断出的电子密度值与探针法的诊断结果在同一数量级(1016 m^-3)，但前者约是后者的1.67倍。最后对造成这一差异的原因进行了分析。三频点微波透射衰减诊断方法可用于较高气压及其它静电探针使用受限的环境下，并且可以采用能量较小的微波，不会对等离子体本身造成显著影响，适用于等离子体的初步诊断。