射频感应耦合等离子体模式转变的发射光谱

通过改变气体流率、放电气压和气体组成,研究射频感应耦合放电等离子体(inductively coupled plasma,ICP)在圆柱型放电装置中E模到H模的转化规律.采用发射光谱诊断法,对419.8 nm氩原子谱线和434.8 nm氩离子谱线进行采集和分析,以表征E模到H模的转换功率.当放电气压为60 Pa时,E-H转换功率最小;在Ar中加入He对E-H转换功率几乎没有影响,而加入N2后,E-H转换功率发生了明显的改变;随着氩气流率的增加,E-H转换功率在不断减小.结果表明:射频感应耦合放电等离子体E模到H模的转化是一个突然变化的过程,转换功率会因不同的气体流率、放电气压和气体组成而变化.

工作气压对氩射频电感耦合等离子体模式转换的影响

采用朗格缪尔探针诊断装置测量电子能量和等离子体密度,利用发射光谱诊断装置测量发光强度,以判断实验腔室内的放电模式.结果表明:等离子体放电可以在E模式和H模式间相互转换,并且等离子体密度和发光强度随着射频功率的变化而出现反向滞后现象.当工作气压在0.36～0.42 Pa区间时,滞后现象不再发生.此外,随着工作气压的增大,E-H模转换的跳跃功率先减小而后增大,在工作气压为0.39 Pa时跳跃功率最低.射频功率越大,气体保持H模式放电所需气压的范围越大.研究结果可为实际工业生产中的气压控制提供参考依据.

电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究

针对等离子体隐身技术在航空航天领域的良好应用前景,开展垂直入射到具有金属衬底的非磁化等离子体中电磁波衰减特性的理论与实验研究.利用WKB方法对电磁波衰减随等离子体参数的变化规律进行了理论分析.利用射频电感耦合放电方式产生稳定的大面积等离子体层,搭建了等离子体反射率弓形测试系统,进行了电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究.利用微波相位法和光谱诊断法,得到不同放电功率下的等离子体电子密度,其范围为8.17×109—7.61×1010cm-3.本实验获得的等离子体可以使2.7 GHz和10.1 GHz电磁波分别得到一定的衰减,且电磁波衰减的理论与实验结果符合较好.结果表明,提高等离子体电子密度和覆盖均匀性有利于增强等离子体对电磁波的衰减效果.

射频电感耦合夹层等离子体中的模式转换

本文利用微波相位法和光谱诊断法,研究了ICP放电等离子体在圆台状夹层等离子体中E模和H模相互转换的物理现象.E模和H模的之间转换过程是一个瞬间突变的,转换点的输入功率随真空室压强的变化而变化.H模向E模转换的阈值功率低于E模向H模转换的值,等离子体参数随输入功率变化曲线类似于铁磁物质中的磁滞回线.ArⅡ408.2 nm谱线的强度的变化规律和电子密度随功率变化的规律基本一致.通过本实验可以获得一种电子密度范围为3.85×10^(11)cm^(-3)<n_e<4.68×10^(11)cm^(-3),外表面积为0.3 m^2,厚度为2 cm稳定工作的等离子体源.