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     

低气压长间隙介质阻挡放电的光谱诊断

设计了一种电极间隔为10 cm的介质阻挡放电装置,以氩气为工作气体,在低气压下产生等离子体。采用发射光谱法,研究了放电空腔内等离子体电子温度和电子密度随空间位置的变化规律。等离子体电子温度的变化通过使用Corona模型计算获得,等离子体电子密度的变化通过分析Ar原子750.4 nm谱线强度变化得到。实验发现空腔内不同位置的等离子体电子温度和电子密度是不同的。当测量位置从阴极向阳极移动时,电子温度先略上升而后迅速下降,再缓慢上升;电子密度先缓慢而后迅速地增大。     

气压对于低气压双频容性耦合Ar/O2 等离子体放电特性影响的研究

 研究了气压对双射频氩氧混合等离子体电子温度和电子密度的影响。在13.56MHz低频功率和94.92MHz高频功率固定为60W和氩氧气体比为1:9的情况下，利用发射光谱法分析了气压不同时氩氧混合等离子体的放电光谱中的特征谱线的变化规律。使用一维质点网格法(PIC-MC)静电模型计算了电子温度和电子密度。结果表明：电子温度随着气压的增加先降低后升高，与实验结果趋势相吻合；电子密度随着气压的增加先增大后减小。     

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以碰撞为能量交换机制,按局部热力学平衡近似处理低气压等离子体,并考虑辉光放电二极之间的电位分布,得到了电子密度与气体压力的关系和电子温度与电场强度的关系。提出了一种利用压强、电压和电流就获得电子温度和密度的诊断方法。用Langmuir探针方法验证了获得的结果。     

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.     

一种简单的辉光放电等离子体诊断方法

以碰撞为能量交换机制,按局部热力学平衡近似处理低气压等离子体,并考虑辉光放电二极之间的电位分布,得到了电子密度与气体压力的关系和电子温度与电场强度的关系。提出了一种利用压强、电压和电流就获得电子温度和密度的诊断方法。用Langmuir探针方法验证了获得的结果。     

发射光谱法研究无极灯等离子体参数分布

使用电感耦合放电装置和拍型明泡,以氩-汞混合气体作为工作气体,在低气压下点亮了无极灯.利用发射光谱法,研究了无极灯点灯5s时的电子温度和电子密度随轴向和径向位置的变化规律.等离子体电子温度变化通过分析Ar原子425.9和750.4nm谱线强度比值获得,等离子体电子密度的变化通过分析Ar原子750.4nm谱线强度变化得到...     

气体放电中静电探针表面的污染和清洗

本文讨论了在气体放电中静电探针表面的污染及其对等离子体电子密度，电子温度和空间电位等基本参数测量的影响，提出了一种能有效地清除探针表面污染的方法。     

空心阴极放电条纹特性的光谱诊断

利用发射光谱法,研究了圆柱型空心阴极放电条纹的特性.测量了条纹区的发射光谱,在此基础E计算得到r电子激发温度、相对电子密度和电子平均能量的空间分布特性.结果表明条纹区的光强、电子激发温度和电子密度均呈非等幅的周期性变化.与暗纹中心处相比,明纹中心具有较高的电子激发温度和较低的电子密度.由阴极向阳极,明纹中心处的电子激发温度幅值逐渐减小.此外,条纹区的电子激发温度随着电流的增加而增加.     

13.56 MHz/2 MHz柱状感性耦合等离子体参数的对比研究

通过Langmuir双探针和发射光谱诊断方法,对比研究了驱动频率为13.56 MHz和2 MHz柱状感性耦合等离子体中电子密度和电子温度的径向分布规律.结果表明:在高频和低频放电中,输入功率的增加对等离子体参数产生了不同的影响,高频放电中主要提升了电子密度,低频放电中则主要提升了电子温度.固定气压为10 Pa,分别由高频和低频驱动时,电子密度的径向分布均为"凸型".而电子温度的分布差异比较明显,高频驱动时,电子温度在腔室中心较为平坦,在边缘略有上升;低频驱动时,电子温度随径向距离的增加而逐渐下降.为了进一步分析造成这种差异的原因,在相同放电条件下采集了氩等离子体的发射光谱图,利用分支比法计算了亚稳态粒子的数密度,发现电子温度的径向分布始终与亚稳态粒子的径向分布相反.继续升高气压到100 Pa,发现不论高频还是低频放电,电子密度的径向分布均从"凸型"转变为"马鞍形",较低气压时电子密度的均匀性有了一定的提升,但低频的均匀性更好.     

Parametric study of radiofrequency helium discharge under atmospheric pressure

The parameters of radiofrequency helium discharge under atmospheric pressure were studied by electrical and optical measurements using high voltage probe, current probe and optical emission spectroscopy. Two discharge modes α and γ were observed within certain limits. During α to γ mode transition, a decrease in voltage (280–168 V), current (2.05–1.61 A) and phase angle (76^°–56^°) occurred. The discharge parameters such as resistance, reactance, sheath thickness, electron density, excitation temperature and gas temperature were assessed by electrical measurements using equivalent circuit model and optical emission spectroscopy. In α mode, the discharge current increased from 1.17 to 2.05 A, electron density increased from 0.19 × 10¹² to 0.47 × 10¹² cm^?3 while sheath thickness decreased from 0.40 to 0.25 mm. The excitation temperatures in the α and γ modes were 3266 and 4500 K respectively, evaluated by Boltzmann’s plot method. The estimated gas temperature increased from 335 K in the α mode to 485 K in the γ mode, suggesting that the radiofrequency atmospheric pressure helium discharge can be used for surface treatment applications.     

大气压下氩原子谱线辐射诊断试验研究

大气压下介质阻挡放电应用领域具有多范畴、深广度、常态化等优势,针对同轴电极放电试验进行了系列参数诊断。采用自主研发的介质阻挡放电助燃激励器,在一个标准大气压、放电频率11.4 kHz、放电峰值电压5.4～13.4 kV(间隔1.0 kV)条件下进行了氩气电离试验。采用原子发射光谱法(AES)对氩等离子体谱线的激发、分光进行了检测分析;选用二谱线法及Boltzmann法测试了电子激励温度;根据Stark展宽效应计算了电子密度;获得了电子激励温度及电子密度随放电峰值电压增长的变化规律。结果表明,在试验电压条件下电子激励温度并不随外加电压的升高而递增,这表明通道内微放电的主要特征并不依赖于外部电压的供给,而是取决于气体组份、气体压强和放电模型,增大外加放电电压仅增加单位时间内微放电的数量,经整合电子激励温度可达3 500 K符合典型的低温等离子体特征;电子密度随外加电压的增长而趋于准线性趋势,电子密度数量级可达到108～109 cm-3,电离度偏弱。这些参数的探索对等离子体研讨有重大意义。     

大气压等离子体辅助多晶硅薄膜化学气相沉积参数诊断

本文采用发射光谱法诊断了大气压下Ar气、SiCl₄及H₂气混合气体（Ar/SiCl₄/H₂）射频放电等离子体射流特性.利用Si原子谱线强度计算了电子激发温度并以此估算了Si原子数密度,研究了射频功率及气体流量对电子激发温度和Si原子数密度以及SiCl₄解离率的作用.     

大气压等离子体辅助多晶硅薄膜化学气相沉积参数诊断

本文采用发射光谱法诊断了大气压下Ar气、SiCl₄及H₂气混合气体（Ar/SiCl₄/H₂）射频放电等离子体射流特性.利用Si原子谱线强度计算了电子激发温度并以此估算了Si原子数密度,研究了射频功率及气体流量对电子激发温度和Si原子数密度以及SiCl₄解离率的作用. 关键词： 大气压等离子体射流 发射光谱 电子激发温度 多晶硅薄膜沉积     

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.     

大气压He-Ar射频容性放电Ar亚稳态粒子数密度

利用发射光谱法测量大气压He-Ar混合气体射频容性放电中的Ar亚稳态1s5(3s23p54s［3/2］2)粒子数密度。在不同的放电功率和气体组分下测量放电等离子体中的重要参数:气体转动温度、电子激发温度和Ar亚稳态1s5粒子数密度。结果表明:气体温度在不同放电功率及Ar气压在5103 Pa以内时变化不大,范围为300~350 K;电子激发温度随着放电功率的增加而增加,并且在Ar气压为4103 Pa时最大,在放电功率为70 W时达到0.58 eV;1s5粒子数密度随着放电功率以及电子激发温度的增加而增加,在放电功率为70 W、Ar气压为4103 Pa时达到1.53109 cm-3。     

Electron impact ionization and excitation rate coefficients in the negative glow region of a glow discharge

Some easy to use reasonable approximations for electron impact rate coefficients have been considered. The most important rate coefficients for electron collisions in noble gases are electron-neutral ionization and electron impact excitation. Electron-neutral ionization besides electron impact excitation of some states of the argon and helium atom in direct current (dc) glow discharge plasma has been calculated. The plasma parameters of electron are significant factors for computing the rate coefficients. We present first results of probe diagnostic that includes the double probe measurements of the plasma parameters, namely, electron temperature (T_e) and electron density (n_e). Electron properties obtained from the double probe characteristic curves including T_e and n_e as well as the calculated rate coefficients (ionization and excitation) were studied as a function of the axial distance from the cathode while the discharge operating parameters of voltage and pressure were varied. Two regions of the glow discharge were investigated: cathode fall region and negative glow. Particular emphasis was placed on the negative glow region.     

Effect of Excitation and Vibrational Temperature on the Dissociation of Nitrogen Molecules in Ar-N2 Mixture RF Discharge

Non-equilibrium argon-nitrogen mixture plasma generated at 13.56 MHz is characterized by optical emission spectroscopy and Langmuir probe techniques. The excitation and vibrational temperature are studied as a function of argon percentage in the mixture, at 30-Pa filling pressure and input RF powers of 200 and 300 watt, to find out their role in dissociation of N₂ molecules. In this work, the excitation temperature is determined from Ar-I emission line intensities by using the simple Boltzmann plot method and is found to increase with argon mixing in nitrogen plasma. In similar fashion, the vibrational temperature of second positive system has been determined and is found to also have increasing trend with argon addition. The effect of excitation and vibrational temperature on the nitrogen molecular dissociation level is also monitored. It is observed that N/N ₂ ratio increases with increase in excitation and vibrational temperature and falls slightly at the end.     

Combination of spark discharge and nanoparticle-enhanced laser-induced plasma spectroscopy

A combination of spark discharge and nanoparticle-enhanced laser-induced plasma spectroscopy is investigated. Depositing Au nanoparticles at the surface of a brass target can enhance the coupling of the target and the laser. More atoms in the brass sample are excited. As a secondary excitation source, spark discharge reheats the generated plasma, which further amplifies the enhancement results of nanoparticles. The spectral intensity with the spark discharge increases more obviously with nanoparticle concentration increasing than without the spark discharge. Also, plasma temperature and electron density are calculated by the Boltzmann plot and Stark broadening. The changes in the plasma temperature and electron density are consistent with the spectral emission changes.