使用微感应耦合等离子体射流源高速沉积类金刚石碳膜

提出了一种基于13.56MHz激发的微感应耦合等离子体射流源,含碳的等离子体射流在绕有水冷线圈的石英管中产生.激光拉曼光谱及紫外-可见光谱分别用以研究基片负偏压对所生长的非晶碳膜结构特征的影响.结果表明:碳基微等离子体射流具有很强的活性,碳膜的生长速率高达0.8μm/min,但随着衬底负偏压的增加而降低;Raman光谱显示在1 350cm-1、1 580cm-1附近存在D峰、G峰,是典型的类金刚石碳膜;薄膜中碳主要以sp2、sp3碳及无序的聚合碳链形式存在,随偏压的增加,薄膜中聚物碳链结构被打断,分解形成sp2、sp3碳杂化态,Raman荧光本底减弱,sp2和sp3的含量之比增加,光学带隙呈现降低趋势.

不同激发频率下小型感应耦合等离子体特性研究

等离子体小型化后往往会产生一些独特的等离子体性质。本文采用朗谬尔探针和高分辨率发射光谱技术对不同激发频率下产生的小型感应耦合等离子体进行了测量,选用的三种频率为13.56MHz,27.12MHz和40.68MHz。朗谬尔探针的实验结果表明,随着射频输入功率的增加以及激发频率的上升均会导致等离子体功率吸收的增强,从而导致了离子密度增大和电子温度下降。利用了气体追踪法测量感应放电中的气体温度,可以发现,由于电子诱导加热的作用,气体温度随气压和输入功率的增加而增加,射频频率的提高也有助于等离子体气体温度的上升。

ICP微等离子体射流在快速成形制造中的应用

本文开展了大气压甚高频感应耦合(ICP)微等离子体射流的特性与应用研究.在150 MHz甚高频,功率为90 W条件下获得温度高达上千度的温热等离子体射流,射流长度近3 cm.随着气流量的增加射流将呈现层流到湍流的转变,长度先增后减;而功率对于射流长度的影响存在着一个上限,当等离子体吸收的能量与扩散损失的能量达到平衡时,射流长度将达到最大.利用这种ICP微等离子体射流进行了微尺寸金属铜的快速成形制造,得到了球冠状和柱状铜金属件.在扫描电子显微镜下观察到沉积物表面最小颗粒尺寸远小于铜粉颗粒;X射线衍射结果显示沉积物表面存在弱氧化物峰,这是沉积过程中空气被射流卷入所致.