筒形溅射阴极的磁场优化及其高功率放电特性研究

基于高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术开发的筒形溅射阴极,配合电磁系统可有效地提升等离子体的输运效率.然而电磁系统的引入反作用于筒内放电特性,从而使靶面放电面积和放电强度无法同时维持.鉴于此,本文通过调整磁场布局,研究了靶面切向(横向)磁场和法向(纵向)磁场对靶面放电的作用规律,优化后靶面切向磁场分布更加均匀,磁场强度高于40 mT的靶面区域占比由51%增至67%,同时法向峰值强度外移,强度由73 mT增至96 mT.采用Ar/Cr体系放电发现:相同工艺条件下,优化后的溅射阴极辉光变亮,靶电流增大,放电面积变宽,放电特性得到显著提升.利用等离子体整体模型仿真和发射光谱仪检测发现优化后离子电流和光谱强度得到明显提升,Cr粒子密度提高一倍,增至2.6×10^20 m^–3,且离化率上升至92.1%,同时输出离子通量提高近一倍,实现了靶面放电与离子输出的双促进.     

大气压下绝缘毛细管内等离子体放电及其特性研究

在石英毛细管内利用两个边缘锋利的中空针型电极间的放电形成了63 cm长的大气压弧光等离子体.通过记录放电图片和测量电流-电压特征波形及伏安特性曲线的方法对管内等离子体从反常辉光状态过渡至超长弧光状态的过程做了细致的研究,发现管内等离子体在弧光状态下的电子密度不低于10¹⁴ cm^-3.另外,还进一步考察了两电极的间距和电源工作频率对放电伏安特性的影响以及通过发射光谱法测得的等离子体气体温度随外加电压的变化规律.当活性气体(氧气)按一定比例混合到氩等离子体中时,通过 关键词： 大气压等离子体 反常辉光放电 弧光放电 发射光谱     

平面磁控阴极用于PEPC等离子体放电实验研究

平面磁控阴极用于大面积等离子体放电具有大幅降低放电电压和放电气压的优点 ,是PEPC首选的放电途径。通过对不同尺寸、不同磁场强度和不同气压状态下放电实验研究表明 :在较宽的磁场强度范围内都可实现全口径的均匀等离子体放电 ,电极几何尺寸的小量变化对放电均匀性的影响不大。给出了满足 30 0 mm× 30 0 mm放电腔的放电参数。     

平面磁控阴极用于PEPC等离子体放电实验研究

平面磁控阴极用于大面积等离子体放电具有大幅降低放电电压和放电气压的优点,是PEPC首选的放电途径。通过对不同尺寸、不同磁场强度和不同气压状态下放电实验研究表明：在较宽的磁场强度范围内都可实现全口径的均匀等离子体放电,电极几何尺寸的小量变化对放电均匀性的影响不大。给出了满足300mm×300mm放电腔的放电参数。     

平面磁控阴极用于PEPC等离子体放电实验研究

 平面磁控阴极用于大面积等离子体放电具有大幅降低放电电压和放电气压的优点,是PEPC首选的放电途径。通过对不同尺寸、不同磁场强度和不同气压状态下放电实验研究表明：在较宽的磁场强度范围内都可实现全口径的均匀等离子体放电,电极几何尺寸的小量变化对放电均匀性的影响不大。给出了满足300mm×300mm放电腔的放电参数。     

约束阴极微弧氧化放电特性研究

利用Na₂SiO₃-KOH溶液体系,以工业纯铝为基体材料对约束阴极微弧氧化的放电特性进行了研究.考察了恒压模式下电极距离对氧化电流、电位分布及起弧电压的影响,并对电极距离与微弧氧化电能利用率间的关系进行了分析. 结果表明:对于阴阳极等约束条件下,随阴阳极距离加大,工作电流逐渐减小. 而对于仅约束阴极情况,工作电流随着阴阳极间距增加而增大. 这是由于增加阴阳极间距时,虽然约束阴极正下方试样表面的电场强度降低,工作电流减小,但远离约束电极处,阳极表面电场强度却增加,工作电流增大. 起弧电压随电极间距离的增大而升高,但阳极表面电场强度几乎保持不变. 微弧氧化陶瓷层厚度由处理中心沿半径向外逐渐变薄,且中心处陶瓷膜厚度随电极距离的增大迅速减小,电能利用率随之降低. 关键词： 微弧氧化 约束阴极 放电特性 电极间距     

辉光放电等离子体特性实验研究

介绍了朗缪尔探针法测等离子参量实验的基本原理。分别利用两种方法对等离子参量进行测量,对实验数据进行处理、计算,并对结果做了分析、讨论。     

直流等离子体炬放电特性研究

对于磁约束直流等离子体炬,用氩－氢等离子体的放电体系,研究了等离子体炬几何结构、真空室气压、弧电流、外磁场与比变化等对等离子体炬放电特性的影响。得到了影响等离子体炬宏观和微观参数变化的一些基本规律。     

等离子体发生器高压放电特性研究

从实验和理论两个方面研究了等离子体发生器随毛细管的几何尺寸和 PFN网络的初始充电电压等参数变化的放电规律, 结果将有助于改进等离子体发生器的设计和提高放电的效能。     

等离子体发生器高压放电特性研究

 从实验和理论两个方面研究了等离子体发生器随毛细管的几何尺寸和 PFN网络的初始充电电压等参数变化的放电规律, 结果将有助于改进等离子体发生器的设计和提高放电的效能。     

氮气辉光放电阴极鞘层重粒子输运过程研究

采用蒙特卡罗模拟对氮气辉光放电等离子体阴极鞘层内离子(N₂⁺,N⁺)和快中性分子(N_2f)的输运过程进行了研究,计算了阴极鞘层中离子(N₂⁺,N⁺)和快中性分子的能量及角分布的空间变化,较好地解释了实验结果.得到了氮气辉光放电等离子体阴极附近主要存在着能量较低的荷能分子、密度较低的高能原子离子及密度和能量居中的分子离子.诸粒子状态随放电条件而变化.模拟结 关键词：     

外磁场对直流等离子体炬放电特性的影响

介绍了新研制的磁约束直流等离子矩设备,计算了螺旋管线圈的磁场分布,通过实验研究了磁场变化对等离子体矩放电特性和伏安特性的影响。     

直流辉光等离子体阴极鞘层电子的输运过程

采用蒙特卡罗方法对氦直流辉光放电平板电极等离子体阴极鞘层内电子的输运过程进行了研究。利用实验数据拟合得到的电子与中性粒子的碰撞截面,计算了电子的平均能量及能量分布的空间变化,同时研究了电子的其它参数分布.     

外电极长度对同轴枪放电等离子体特性的影响

同轴枪放电装置能够产生高速度(～100 km/s)、高电子密度(～1016 cm–3)以及高能量密度(～1 MJ/m2)的稠密等离子体,因而在聚变能、天体物理及航空航天等领域得到了广泛关注.通过光电信号的测量以及对输运过程中等离子体时空演化过程的观察,本文主要对比分析了不同长度外电极下的同轴枪放电等离子体特性.外电极长...     

级联弧放电氦等离子体特性研究

采用另加偏压的单阴极弧氦放电直线等离子体装置对氦等离子体的基本特性进行了研究。对氦轴向输运规律做了描述并与光谱测量数据做了定性地比较。实验结果表明,氦等离子体的电子温度与电子密度均随放电电流、约束磁场的增加而增加。氦原子与氦离子的辐射光谱随放电电流、偏压、磁场的变化规律进行了测量分析,同时氦离子对钨靶积分辐照效应进行了观察。这些结果不但提供了氦等离子体的基本特性,对于研究氦离子与面向等离子材料相互作用导致产生气泡、肿胀、脆化损伤等的评估,特别是对将来伴有(n, α)反应时具有一定的参考价值。     

同轴枪脉冲放电等离子体输运过程中密度变化的实验研究

同轴枪放电等离子体具有密度高、输运速度快等特点,在核物理、航天工程等领域具有广阔的应用前景,已成为国际前沿研究热点.同轴枪中的等离子体密度是反映其应用特性的重要参数之一,因此等离子体密度在输运过程中的变化对理论研究和实际应用都具有重要意义.利用发射光谱法测量了H_β谱线的Stark展宽,从而计算出同轴枪放电等离子体密度在输运过程中的变化.结果显示,当电源注入能量为1.08 kJ、同轴枪内空气气压为4.0Pa时,等离子体密度在输运过程中不断增加;相同能量注入条件下,当同轴枪内空气气压增加至10 Pa时,等离子体密度在输运过程中出现了先增加后减小的趋势;当电源的注入能量达到7.68 kJ时,等离子体密度在10 Pa气压条件下输运时也出现了一直增加的现象.此外,当同轴枪内的工作气体变为氩气时,在注入能量为1.08 kJ、枪内气压4.0 Pa条件下,等离子体密度在输运过程中一直减小.     

微通道板电子输运特性的仿真研究

对微通道板(Micro-Channel Plate,MCP)的电子输运特性进行仿真研究.利用数值方法分析微光像增强器电子光学系统,得到电场分布.通过电场分布追踪MCP电子运动轨迹,确定电子在荧光屏像面上的落点分布.据此研究MCP电子输运,分析斜切角、通道直径及两端电压对电子输运、像增强器调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)及分辨率的影响.结果显示,当MCP斜切角为14°、通道直径为5.0μm、两端电压为900 V时,MCP具有良好的电子输运特性,像增强器MTF特性好,分辨率高.