平板CO2激光器中α型RF放电的理论研究

由稳态时粒子数和电流连续性主带电粒子的能量平衡方程，建立了α型平板ＲＦ放电等离子体的理论模型，并用数值方法求得射频放电等离子体中粒子数密度、电场、功率密度、激发效率的空间分布，解释了ＲＦ放电的辉纹结构，分析了放电参数对放电特性的影响。     

板条射频放电产生单重态氧实验研究

 通过考察各种放电状态及气流条件下发生器内外物种的自发辐射谱,发现光谱峰值强度与对应物种浓度成正比。分析了主要的等离子体动力学过程,了解了单重态氧及其它物种的浓度变化规律。考察了α放电和γ放电两种不同的放电方式。发现在α放电状态下,体系中有较少氧原子等淬灭性粒子,更有利于O₂(¹Δ)产生。加入He,有效地降低了气体体系的离子化阈能和约化场强,约化场强最小时,产生的O₂(¹Δ)浓度最大,相较于纯氧放电,O₂(¹Δ)浓度提高一倍以上。考察了腔外各物种浓度的变化,O₂(¹Δ)离开放电腔后浓度稳定,沿距离减少较慢,有益于出光。优化了本系统的放电极间距,极间距太大或太小,都不利于单重态氧的产生。     

电激励O2（a1Δg）发生器的实验研究

 在纯氧，及氧气和氩气的混合气体情况下，对射频放电产生O₂（a¹Δg）进行了实验研究。射频频率为13.56MHz，额定功率500W，放电压力133.0~399.0Pa， 氧气流量最大为1.4mmol/s， 氩气流量为2.1mmol/s。研究了O₂（a¹Δg）产率随气体流量、放电气压以及混合气体放电条件的变化。O₂（a¹Δg）产率最大值约为17.5%。     

电激励O2（a1Δg）发生器的实验研究

在纯氧,及氧气和氩气的混合气体情况下,对射频放电产生O2（a1Δg）进行了实验研究。射频频率为13.56MHz,额定功率500W,放电压力133.0~399.0Pa, 氧气流量最大为1.4mmol/s, 氩气流量为2.1mmol/s。研究了O2（a1Δg）产率随气体流量、放电气压以及混合气体放电条件的变化。O2（a1Δg）产率最大值约为17.5%。     

脉冲放电射流辅助射频辉光放电研究

通过实验研究了脉冲放电射流辅助下大气压氦气射频辉光放电的电学和光学特性。采用组合电极结构,在射频放电前段增加脉冲电极,脉冲放电产生的射流以等离子体子弹形式注入射频放电区域,主要研究脉冲射流辅助射频放电的电流电压曲线、最低放电维持电压、放电强度和空间结构时空分布。研究结果表明：等离子体子弹经过射频放电区域后,由于等离子体子弹引入的活性粒子,会使射频放电区域等离子体强度增强;而射频放电最低维持电压也从0.93 kV降低至0.43 kV。     

脉冲放电射流辅助射频辉光放电研究

通过实验研究了脉冲放电射流辅助下大气压氦气射频辉光放电的电学和光学特性。采用组合电极结构,在射频放电前段增加脉冲电极,脉冲放电产生的射流以等离子体子弹形式注入射频放电区域,主要研究脉冲射流辅助射频放电的电流电压曲线、最低放电维持电压、放电强度和空间结构时空分布。研究结果表明:等离子体子弹经过射频放电区域后,由于等离子体子弹引入的活性粒子,会使射频放电区域等离子体强度增强;而射频放电最低维持电压也从0.93 kV降低至0.43 kV。     

射频放电阻抗测量用于等离子体诊断研究

利用自行研制的传感器和测量装置,通过对射频放电电压、电流以及其相位角的精确测定,算出放电管的总阻抗,结合放电管的等效电路模型与Godyak等建立的射频放电模型,对射频激励铜离子激光管在氦气中的放电特性进行了研究,得出射频激励铜离子激光器不同气压及电流密度下的等离子体电阻、容抗、鞘层厚度及电子密度 关键词： 射频放电 阻抗测量 等离子体诊断     

电激励O2（1△g）发生器的理论模拟研究

建立了基于分子反应动力学的氧等离子体化学反应模型,该模型包括了电子与氧分子,以及氧原子与氧分子的碰撞反应过程。利用反应动力学理论计算并讨论了电激励O2(1△)发生器的放电参数,发现电子能量应小于2.5eV。电子浓度对O2(1△)产率的影响不大,当放电压力与气体线流速一定时,存在最佳的电子平均能量。     

电激励O2（1△g）发生器的理论模拟研究

 建立了基于分子反应动力学的氧等离子体化学反应模型，该模型包括了电子与氧分子，以及氧原子与氧分子的碰撞反应过程。利用反应动力学理论计算并讨论了电激励O₂(¹△)发生器的放电参数，发现电子能量应小于2.5eV。电子浓度对O₂(¹△)产率的影响不大，当放电压力与气体线流速一定时，存在最佳的电子平均能量。     

气体激光器射频至微波放电激发的某些规律

本文研究了射频至微波激发的Xe和He-Ne原子激光器及CO₂分子激光器,结合各具体激光器的实验结果对其放电物理进行了讨论,提出获得高效率的关键是有效控制放电空间的电子能量,得出了一些有指导意义的结论.     

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：     

射频放电CO2激光器放电区物理过程的研究

本文认为射频放电CO₂激光器的高增益区是类法拉第暗区,并利用有质动力计算了阴极区和类法拉第暗区电子的能量及类法拉第暗区的尺寸,最后给出了四极放电CO₂激光器的一些实验结果。     

氦氩射频容性放电发射光谱分析

光抽运亚稳态稀有气体激光器利用放电等离子体作为激光的增益介质.为掌握容性射频放电的放电参数对等离子体各项参数的影响的基本规律,利用等离子体发射光谱法研究了氦氩混合气体在不同装置、不同Ar组分、不同气压和不同射频注入功率下的等离子体参数.利用残留水蒸气产生的OH自由基A~2Σ~+→X~2Π的转动光谱分析获得气体温度;利用电子态光谱的玻尔兹曼做图法获得电子激发温度,利用Ar原子696.5 nm谱线的斯塔克展宽获得电子密度.结果表明:气体温度随气压增加略微上升,在一个大气压下改变组分和放电功率,气体温度变化不大;电子激发温度随总气压的下降而上升,且随着Ar组分的增加而略微下降;目前放电条件下的电子密度均在10~(15)cm~(-3)量级;长时间放电监测表明,残留的水蒸气会导致电子温度的下降,从而降低Ar亚稳态的产率.     

氮气射频放电与直流放电PIC/MC模拟的比较

建立氮气容性射频等离子体过程的PIC/MC模型,将模拟结果与直流放电进行比较.结果表明:射频等离子体粒子(e,N₂⁺,N⁺)的平均密度较直流放电约大-个量级,在射频电极附近粒子(e,N₂⁺,N⁺)的平均能量比直流放电阴极附近的能量低3倍左右;密度偏低的原子离子N⁺在两电极附近具较高的能量,能量较低的分子离子N₂⁺在放电空间具较高密度,N₂⁺的密度大约是N⁺的6倍;计算的电子能量几率分布与测量结果-致.     

直流偏置对射频容性耦合放电特性的影响

直流偏置能较好抑制射频容性耦合等离子体(radio frequency capacitively coupled plasma, RF-CCP)表面充电效应, 但仍存在其对RF-CCP放电参量影响规律不明确, 电源对参量控制复杂等问题. 构建了直流源与射频源的板-板结构RF-CCP仿真模型, 在射频源基础上施加负直流源, 研究直流偏置对RF-CCP放电特性影响, 并比较射频与直流偏置对放电参量影响差异. 结果表明, 无直流源时, 周期平均电子密度N_{e, ave}, 周期平均电子温度T_{e, ave}均为对称分布, N_{e, ave}呈现两端小、中间大的凸函数分布, T_{e, ave}在距极板4 mm以内鞘层区均有陡然上升, 极大值出现在距极板1 mm左右处; 直流源会使等离子体主体区N_{e, ave}升高并发生偏移, 直流源侧N_{e, ave}降低, 对侧N_{e, ave}增加, 且对侧增加速率较快. 直流偏置可改善单侧电子温度与电子通量, 但提高电子密度能力弱于射频源. 实际工程中, 若欲提高单侧电子温度与电子通量, 应施加直流源, 若提高整体电子密度, 应提高射频源功率.      

横向脉冲快放电型S2激光器的研究

介绍S2分子势能曲线特点、放电荧光谱及横向脉冲快放电型S2激光器的发展。     

实验研究射频辉光放电改善苎麻织物毛细效应的时效性

介绍射频辉光放电等离子体改善苎麻织物毛细效应的时效性的实验。分别在充入氩气、氮气、氧气的真空室中对苎麻织物进行射频辉光放电等离子体处理,在每一种处理过程中分别改变其处理时间、放电功率和真空室压强。测试了放置不同时间的经不同等离子体参数处理后的苎麻织物的毛细效应,得出各种参数的等离子体处理对苎麻织物毛细效应时效性的影响。实验结果表明,苎麻织物被等离子体离子体处理后毛细效应得到明显改善,其毛细效应随放置时间的变化为先快速下降,然后变缓,逐渐趋于稳定,这种毛细效应的改善具有良好的时效性,其中100W、40Pa的氧等离子体处理20分钟后的苎麻织物的毛细效应时效性最好。