电压对射频空心阴极放电特性的影响

为了提高射频空心阴极放电中的等离子体密度,采用粒子网格(Particle-In-Cell,PIC)法与蒙特卡洛碰撞(MonteCarlo-Collision,MCC)模型相结合的方法(PIC/MCC法),研究了空心电极上施加的射频电压变化对射频空心阴极放电特性的影响。研究结果表明,和平板电极容性耦合射频放电相比,射频空心阴极放电能获得更高的电子密度。随着射频电压的增加,孔内的鞘层电场和鞘层电势降均增加,引起鞘层振荡加热和二次电子加热的增强,这将增大电子密度。此外,在本文模拟所设置的电压范围内(150-210 V),随着电压的增加,空心阴极效应(hollow cathode effect,HCE)的强度也增加,这也将增大电子密度。同时,随着射频电压的增加,等离子体在孔内的深度也增加,这将进一步增大电子密度。因此,提高射频电压是在空心电极孔内外获得高密度等离子体的有效方法。

射频空心阴极放电中发光条纹形成的影响因素

本文通过实验的方法,研究了氩气射频空心阴极放电(radio frequency hollow cathode discharge,RF-HCD)中发光条纹形成的影响因素。研究结果表明,在RF-HCD中,在一定的放电条件下,能清晰地观察到负辉区、法拉第暗区和正柱区。在RF-HCD中,功率、电极间距、气体流量和电极间有无介质管等均影响着发光条纹的形成。而背后更深层次的原因是电子密度、放电通道中是否存在正柱区、气压、以及介质管上的表面电荷等影响着RF-HCD中发光条纹的形成。如果放电时空心阴极孔外的电子密度达不到形成条纹的临界电子密度,则发光条纹无法形成;如果放电通道中不存在正柱区,即使密度足够大,条纹也无法在RF-HCD中形成;较高的流量和介质管上表面电荷的积累有利于条纹在RF-HCD中形成。