Characteristics of the plasma sheath in helium discharge within dielectric tubes

To understand the characteristics of the plasma sheath within small tubes,a 2D numerical model of He discharge within dielectric tubes is developed.During plasma propagation for a tube diameter of 0.05 mm,the sheath thickness in the plasma head is almost equal to the tube radius.It decreases rapidly to several micrometers at an axial distance of 0.05 mm behind the plasma head,and then slightly increases and saturates at the axial position far behind the plasma head.A plasma-gas sheath surrounding the central plasma column is observed for a tube diameter equal to or greater than 0.8 mm.It is replaced by a plasma-wall sheath for smaller tubes.With the decrease in the tube diameter,the sheath thickness far behind the plasma head decreases while the ion flux increases significantly.However,when O_(2)gas with a proportion of 2%is added,both the sheath thickness and ion flux decrease.

低气压容性射频放电中电流密度对鞘内离子能量通量的影响

研究了低气压容性射频放电电流密度与离子到达被加工材料表面的能量通量之间的关系。在Lieberman的射频鞘模型基础上,计算离子从等离子体内部到材料表面所经历的时间平均的总鞘电势差,发展了Lieberman的模型。并利用离子浓度和总鞘电势差的表达式推出到达材料表面时离子的能量通量与射频驱动电流密度的关系式。驱动电流密度对鞘内离子能量通量起激励作用:随驱动电流密度增加,离子能量通量单调增加。时间平均的鞘电势差与驱动电流密度的关系实验与理论模型进行了比较,结果呈现较好的吻合,为理论分析的正确性提供了证据。

碰撞效应对入射到射频偏压电极上离子能量分布和角度分布的影响

考虑了离子与中性粒子的弹性碰撞和电荷交换碰撞效应 ,建立了一套描述射频等离子体鞘层动力学特性的自洽模型 ,并利用Monte Carlo模拟方法研究了入射到电极上的离子的能量分布和角度分布 .数值结果表明 :随着放电气压增加 ,入射到电极上离子的能量分布逐渐地由双峰分布变成单峰分布 ,而且低能离子的数目也逐渐地增加 .入射到电极上的离子呈小角分布 ,而且放电气压等参数对角度分布的影响不是太明显 .

直流辉光等离子体的边缘效应

结合辉光渗氮试验结果,对直流辉光等离子体材料处理中的边缘效应进行了研究,根据相关鞘层理论,对工件边角处及其附近的鞘层厚度S、电场强度E及离子密度n进行了定性分析。结果表明:在边缘效应范围d内,当远离边角时,S将变大、E及n变小。主等离子体密度n0的减少将使边缘效应的影响范围d变大,因此降低工作气压p及电流I可减弱边缘效应。采用改进措施渗氮后,工件边缘效应得到抑制,且渗氮效果较好。