BEHAVIOR OF PLASMA FORMED IN A PAGODA-SHAPED RADIO FREQUENCY PLASMA SOURCE

A large volume, high density, and pagoda-shaped radio frequency (rf) plasma source has been developed for use in large scale plasma processing. The inductively coupled plasma (ICP) is created by a pagoda-shaped 13.65 MHz antenna to improve the plasma uniformity on substrate. Plasma densities and electron temperatures are measured by using a Langmuir probe and their radial and axial profiles are attained. Electron density of >1×10¹¹ cm^-3 on the substrate and uniform to ≦±1.6% over 16 cm diameter can be produced at argon pressure of 6.65×10^-1 Pa and input rf power of 1 kW. ICP etching photoresist in O₂ plasma has been tested and the etching uniformity consists with that of the plasma density on the substrate. A large scale etched sample with the uniformity to ≦±1.1% over 10 cm diameter or to ≦±2.2% over 13 cm diameter has been obtained.     

THE ION CURRENT BEHAVIOR IN ECR ARGON PLASMA

The ion current density as a function of various system parameters, such as pressure, magnetic field, and microwave power, has been studied by using Faraday cup. The bistability of plasma was observed and discussed.     

ION FLUX BEHAVIOR IN HIGH DENSITY PLASMAS

The available electron cyclotron resonance plasma sources have been simulated in two-dimensional configuration space (Z, R) and three-dimensional velocity space (V_z, V_r, V_θ). Using a hybrid model, we treat ions as particles and electrons as fluid. The simulation is specified for plasma parameters of the available apparatus and is focused on the ion flux distributions. For a set of given operating conditions, the spatial distributions of electron temperature, plasma potential, plasma density, ionization rate and the contours map of distributions of particles in different volume cells in velocity space are obtained; statistics on ions that hit the bottom surface are also reported. The distributions of ion flux vectors on different cross-section planes in the plasma are given, and the phenomena of large radial diffusione of ions across magnetic force lines are also demonstrated. Finally, the influences of microwave power and neutral gas pressure on the distributions of ion flux vectors on ZR-plane, ion flux radial distributions and ion currents to all walls have been studied.     

磁镜装置中ECR等离子体硬X射线强度观测

本文描述用硬X射线针孔成象法测量简单磁镜装置中ECR等离子体辐射特性的方法及其结果。这种非破坏性的成象法,直接显示了热电子等离子体的空间分布,一次放电可成一帧清晰的象,且由此可得出二维的等发射强度线。大量结果表明电子环是非轴对称的,并非为一个整环,而是在微波注入口的对面有一个缺口。当微波功率改变时,环也在改变。     

增长反场装置位形维持时间的实验研究

在预电离、空芯变压器功率续流、真空室放电清洗、碳化和蒸钛条件下，得到反场箍缩（ＲＦＰ）和超低安全因子（ＵＬＱ）的实验结果。等离子体性质改善，等离子体电流出现平顶，其幅值增加。杂质被有效控制，等离子体温度增高。     

高密度等离子体工艺总体模型初探

介绍了与高密度等离子体工艺相关的模型和数值模拟方法,即连续流和动力学方法。在漂流－扩散方程的连续流模型和单元粒子／蒙特卡罗碰撞动力学模型的基础上,提出了一个等离子体工艺模型。讨论了对等离子体鞘层、等离子体刻蚀和淀积过程的模拟方法,提出了一个高密度等离子体工艺总体模型的初步方案。     

堆芯等离子体燃烧和控制

本工作描述我们编制的零维三流体粒子和功率平衡的等离子体动力学时关模拟程序。在物理上我们把等离子体动力学与新经典轮运理论结果结合起来,通过辅助加热、燃料粒子注入速率和纵场纹波控制堆芯等离子体燃烧。数值结果表明,通过控制完全可以实现堆芯等离子体的稳定燃烧和排灰要求。     

低温低密度等离子体密度及分布函数测量

一、引言 近来,尽管等离子体诊断技术有了很大发展,古老的朗缪尔探针由于结构简单,使用方便且有较好的时间空间分辨,至今仍作为基本诊断工具而广泛使用。但是,简单的朗缪尔探针理论只适用于中等密度(L》r》λD,L是平均自由程,r是探针半径,λD是德拜长度),对于低密度等离子体(r≤λD),朗缪尔探针理论复杂得失去了实用价值。本文将给出两个适合于低密度情况下的简单公式,并介绍一种实验中所用的静电能量分析器。     

用于大面积薄膜研究的微波等离子体装置

本文详细介绍了自行研制成的电子回旋共振微波等离子体装置的结构，性能和技术指标。并应用高斯计，法拉第筒和朗缪探针对装置的磁场位形发布和等离子的电流及密度进行了测量。     

氢的高密度等离子体物态方程

 采用Thomas Fermi（TF）方法,计算了氢的高密度等离子体物态方程,并引入TF等效电离度概念。等效电离度的计算结果表明,TF方法也可用于宽广温度、密度范围的等离子体物态方程计算,且在高密度区,其结果比活度展开法（ACTEX）和Debye-Huckel（DH）理论更为合理。     

激光锗等离子体电子密度诊断

本工作测量了激光加热锗等离子体XUV光谱,对所测得的Ge ⅩⅫ谱线进行了辨认和分类。通过对各谱线的考察,找出了对电严密度敏感,对电子温度不敏感,波长在20nm左右的类钠离子3p—3d及3s—3p跃迁线,收集和计算了所需参数,给出谱线强度比随电子密度变化曲线,根据谱线强度比推导了锗等离子体的电子密度,并与理论计算结果进行了比较,二者符合较好。     

带电粒子在高温等离子体中的减速

本文利用考虑三体效应的量子等离子体动力学方程,推导了带电粒子在高温等离子体中减速公式。对氚核在LiD等离子体和氦核在DT等离子体中的减速作了数值计算,并与其它方法计算结果进行了比较。     

圆柱模型下电子回旋共振微波等离子体离子输运过程的数值研究

在圆柱模型下，采用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法模拟了电子回旋共振（ＥＣＲ）微波等离子体源中离子离开放电室后历经中性区、鞘层区以及工件表面二次电子发射形成的虚拟阴极“屏蔽区”，最后被加负偏压的工件表面吸收的全过程．研究了鞘层边界处的衔接问题，得到了光滑自洽的电势分布曲线及工件表面离子的能量分布和角分布，同时讨论了磁场、气压以及二次电子发射对鞘势的影响． 关键词：     

NUMERICAL SIMULATION OF ECR PLASMA SOURCES

The available electron cyclotron resonance plasma source has been simulated in two-dimensional configuration space (z, r) and three-dimensional velocity space (V_z, V_r, V_θ). Using a hybrid model, we treat ions as particles and electrons as fluid. The motion of ions and electrons is determined by external magnetic field and self- consistent electrostatic field. For a given magnetic distribution, the spatial profiles of electron temperature, plasma potential, plasma density and ionization rate have been obtained. The influences of microwave power, neutral gas pressure and magnetic field on plasma parameters have been studied. The comparisons between simulation and experimental results are made and the explanations for some physical phenomena are given.     

用于高温等离子体电子密度测量的摩尔偏折仪

 摩尔偏折测量术通过测量探针光束经过不均匀介质后光线的偏折来估算介质的折射率。基于这一理论,研制了实用的摩尔偏折仪,利用软X射线激光作为探针来探测高温高密等离子体的电子密度,结合软X射线激光实验做了初步的演示。     

等离子体反应器中传热与流动的三维数值模拟

本文采用我们新发展的三维计算机程序,对有载气和颗粒从单个喷孔侧向喷射的等离子体反应器中的传热与流动以及颗粒的运动轨迹与加热历程进行了三维数值模拟,并与相应的二维数值模拟结果进行了比较。模拟结果表明侧向喷入的载气所引起的三维流动效应相当明显,不同的颗粒在反应器内的运动轨迹与加热历程也有明显差别。     

激光辐照等离子体时的自洽密度轮廓

本文的计算表明,不采用Kruer所引入的密度分布的局域线性化近似,同样可以导出更完备、精确的描述等离子体密度轮廓特征的各种参数,从而更接近真实地反映出有质动力对临界密度附近的密度轮廓的修正。 关键词：     

脉冲高能量密度等离子体薄膜制备与材料表面改性

脉冲高能量密度等离子体是一项全新的等离子体材料表面处理和薄膜制备技术。文章主要介绍了作者近几年来在这方面的研究成果。从理论和试验上研究了脉冲高能量密度等离子体的产生机制及其物理性质，研究了脉冲等离子体与材料相互作用的基本物理现象和物理机制，诊断测量表明，脉冲等离子体具有电子温度高（10－100eV）、等离子体密度高（10^14-10^16cm^-3）、定向速度高（－10^7cm/s）、功率大（10^4W/cm^2）等特点，在制备薄膜时具有沉积速率高，薄膜与基底粘结力强，并兼有激光表面处理、电子束处理、冲击波轰击、离子注入、溅射、化学气相沉积等综合性特点，可以在室温下合成亚稳态相和其他化合物材料。在此基础上，系统地进行了脉冲等离子体薄膜制备和材料表面改性及其机理的研究，在室温下的不同材料衬底上成功的沉积了性能良好的较大颗粒立方氮化硼、碳氮化钛、氮化钛、类金刚石、氮化铝等薄膜材料，沉积薄膜和基底之间存在一个很宽的过渡层，因此导致薄膜与基底有很强的粘结力，经脉冲等离子体处理过的金属材料表面性能得到了极大改善。     

等离子体中高阶电离离子的空间分布

本文利用高空间分辨的X射线针孔相机、晶体谱仪和光探针从三维空间上探测激光辐照平面靶产生的等离子体高、低阶电离离子的分布,发现高、低阶离子所占据的空间都具有近似的圆锥形状态,但它们重迭且方向相反。本文也得到了等离子体中离子密度在空间上的两种分布结构。 关键词：     

光脉冲在密度随时间,空间变化的等离子体中的传播

本文定量地研究了光脉冲在密度随时间上升的等离子体中的频率上移,以及在密度随空间上升的等离子体中的脉宽压缩。通过求解波动方程,得到了描述光脉冲的时空演变特征的解析表达式,并在此基础上就脉冲形状、峰值位置、传播速度、脉冲宽度及光子数守恒等问题进行了讨论。