微空心阴极放电自持的辉光放电的理论及实验

利用蒙特卡洛方法模拟了微空心阴极放电（MHCD）出射电子的空间以及能量分布，并在此基础上模拟了微空心阴极放电自持的辉光放电中电子的空间分布．模拟表明减小MHCD绝缘层厚度，能有效地改变从微空心阴极放电中出射电子的能量分布，从而提高电子发射效率．对于给定的微空心阴极放电电压，电子的发射存在一个轴向电压阈值；轴向电压的进一步增加，出射的电子数会达到饱和．实验表明以MHCD作为辉光放电电子源是可行的，并且微空心阴极放电自持的辉光放电特性的实验结果和理论模拟是一致的．     

膏剂空心阴极放电离子渗硼机理研究

本文对空心阴极放电离子渗硼的机理以及渗入速度快的原因作了分析,并结合试验结果提出了强化渗速的机理。     

不等电位空心阴极放电特性的研究

本文提出一种不等电位空心阴极放电现象,对该现象的发生条件、电流放大效果进行了实验测定,并对不等电位空心阴极效应的放电机理、放电特性及其影响因素进行了初步的理论分析,得出一些有益的结论。     

空心阴极放电膏剂离子渗硼及其性能研究

论述了在辉光放电条件下采用空心阴极效应加热进行膏剂离子渗硼的工艺方法及掺硼层性能的研究,并对其渗入机理进行了分析。     

一种基于空心阴极放电的宽带等离子体微带开关

提出一种基于空心阴极放电等离子体的宽带微带开关,其基本原理是以放电等离子体代替微带线射频微机电系统(RF MEMS)开关的金属悬臂来实现开关功能.利用低气压下空心阴极放电产生微带等离子体,并研究了这种开关的传输特性.结果表明,放电系统工作时,等离子体开关对1～9GHz电磁波的传输效率为10%～30%;不产生等离子体时,开关间隙将隔离电磁波;开关对脉冲电压的响应时间约为1μs.利用空心阴极结构和脉冲电压驱动可以实现宽带微带开关.     

微空心阴极放电构成的紫外准分子灯

根据微空心阴极放电(m icrohollow cathode d ischarge,简称MHCD)的基本结构,设计了一种新颖的放电结构,它利用MHCD与第三电极(金属针)之间构成新的放电方式,产生大体积高电流密度的辉光放电等离子体,利用等离子体中强烈的准分子辐射制作紫外准分子灯。利用该放电结构进行了Xe气的放电实验,实验测到了波长为172nm的强烈准分子辐射;在400Torr气压下放电,大约有15%的内部效率;当21个这样的放电并联运行时,获得了功率密度为15mW/cm2的真空紫外光输出。实验结果表明:利用这种结构能够制作出高功率的紫外准分子灯。     

微等离子体喷枪及其应用

 微等离子体喷枪是一类重要的微等离子体源,已成为近年国际上低温等离子体研究的热点课题之一。与常规等离子体喷枪相比,微等离子喷枪具有低功耗、低温度、高密度等特性。由于电极间隙小,适合于高气压或大气压下运行,因而微等离子体喷枪具有体积小、易于集成、便携等优势。目前研制的微等离子体喷枪主要有直流微空心阴极型、高频微DBD型、射频电容耦合型、射频电感耦合型、微波耦合型等放电形式。现阶段,微等离子体喷枪已在半导体制造领域、生物医学领域、航天推进领域进入了实用化阶段。本研究组研究制作了高频微DBD和射频电容耦合型结构的喷枪,将其应用于光刻胶去胶、材料表面改性及微生物灭菌领域,并对喷枪的放电特性进行了研究。基于本研究组的实验研究,本文综述了已有的各种微等离子体喷枪,介绍了各种微等离子体喷枪的结构和工作原理,以及在不同领域的研究和应用状况。     

空心阴极放电的阴极溅射分析

建立了空心极阴放电的二维自洽理论模型,通过阴极面上的电场、离子流和离子密度沿阴极截面的空间分布分析了放电中的阴极溅射问题,研究发现空心且极溅射型离子激光器中不均匀阴极溅射的现象来源于阴极面附近的电场、离子流和离子的不均匀分布,从理论上模拟并解释了实验观察到的阴极表面溅射一个或多个凹坑的现象。     

空心电极对容性耦合等离子体放电特性影响

为了提高容性耦合等离子体源的等离子体密度,采用空心电极来代替传统平板电极进行放电。本文采用流体力学模型对容性耦合空心电极放电进行建模仿真,研究不同空心电极的孔隙结构、放电电压及极板间距下,空心电极对容性耦合等离子体放电特性,特别是对等离子体密度的影响。结果表明,采用传统平板电极放电得到的等离子体密度仅为1.86×1015m^-3;当采用倒梯形孔隙结构空心电极进行放电时,空心阴极效应被抑制,等离子体密度仅有少量增长;采用矩形或梯形孔隙结构的空心电极进行放电时,孔隙下方的等离子体密度显著提高,达到2.37×1015m^-3以上。研究还发现,随着放电电压从50 V增至125 V,空心阴极效应和静电边缘效应都显著增强,放电中心处的电子密度从4.76×10¹⁴m^-3迅速增加到3.98×1015m^-3,但等离子体密度在径向分布上出现两个明显的峰值,导致均匀性变差。随着极板间距的增加,等离子体密度显著提高,等离子体均匀性受扩散效应的影响得到明显改善。     

空心阴极放电的粒子模拟研究

应用粒子模拟软件对空心阴极放电进行粒子模拟,得到放电稳定状态时的电势分布和带电粒子的密度分布。利用模拟结果研究了放电电压为-800V,气压为1 Tort,基板偏压为-250V和-400V放电条件下的空心阴极放电特性。结果表明,放电中存在空心阴极效应,放电时的等离子体区在阴极管的中心轴附近,且改变基板偏压对电子密度、粒子密度的空间分布有所影响,随着基板负偏压增加更有利于沉积均匀致密的薄膜。     

影响大电流热阴极辉光放电稳定工作的因素

大电流热阴极辉光放电用于等离子体化学气相沉积金刚石膜, 有效地提高了沉积速率和膜品质. 大电流辉光放电具有较强的向弧光放电转化趋势, 本文研究了影响大电流热阴极辉光放电稳定工作的因素, 结果表明, 阴极温度、 表面形貌、 阴阳极位置和尺寸配置关系等对辉光放电的稳定性均有不同程度的影响.     

辉光放电离子轰击钎焊的阴极净化作用

本文研究了辉光放电离子轰击钎焊时阴极溅射现象对工件表面的净化作用。采用SEM和EDX对净化前后4J36和LF21工件进行表面分析,表明阴极净化作用可有效地清除氧化膜并改善钎料的铺展条件。文中还介绍了影响阴极净化作用的因素和增强净化效果的措施。正是由于离子轰击的产热特点和阴极净化作用,使得辉光放电离子轰击钎焊比一般真空钎焊具有明显的技术经济上的优越性。     

涂渗剂空心阴极放电离子渗金属

本文利用空心阴极放电现象对在表面涂覆有渗剂的试样进行离子渗金属的试验研究。初步结果表明,该方法是一种工艺简单、渗速快、无污染的渗金属新工艺,并有广阔的工业应用前景。     

直流辉光放电等离子体特性的数值计算

给出直流辉光放电等离子体的一维磁流体力学（ＭＨＤ）方程组及其稳态的差分方程和边界条件，并利用计算机计算、作图给出等离子体的电位、电子密度、离子密度、电子速度和离子速度的一维空间分布曲线．最后对计算结果进行讨论