尘埃对直流辉光放电等离子体参数影响

论文摘要

自从九十年代在空间等离子体和等离子体处理实验中发现尘埃颗粒,尘埃等离子体目前越来越受研究者的青睐。尘埃颗粒在等离子体技术应用中起着非常重要的作用,对半导体加工中的等离子体沉积和刻蚀以及薄膜和纳米颗粒的制作等技术应用有很大的影响。这是因为尘埃颗粒充电后的电荷性质会引起等离子体环境的变化,因此,本文将利用朗缪尔探针法和发射光谱法,对直流辉光放电尘埃等离子体进行研究,并进一步探究放电条件对尘埃等离子体参数的影响。首先,简单介绍直流辉光放电尘埃等离子体装置及诊断系统,并解释尘埃颗粒的悬浮机制。利用朗缪尔探针测量不同放电条件下的尘埃等离子体探针I-V特性曲线,对相关参数进行分析。阐述光谱法诊断原理,并将其应用于尘埃等离子体的发射光谱测量,分析其谱线构成,还对其进行了绝对强度校准。然后,从无碰撞鞘层圆柱形探针模型出发,推导了探针诊断离子密度的原理。利用探针I-V特性曲线计算出了不同放电条件下的离子密度,定性分析了其变化的原因。以简单圆柱形放电模型为基础,建立了包含尘埃表面损失项的能量平衡方程,对离子密度与气压的关系进行了数值模拟。还根据探针曲线计算出了尘埃等离子体的电子能量分布函数,从中定性分析了电子温度和电子密度的变化。最后,论证了发射光谱诊断电子温度和电子密度的理论依据。利用发射光谱计算出不同放电条件下尘埃等离子体的电子温度和电子密度,并对放电条件的影响进行了定性分析。建立尘埃等离子体中的离子数平衡方程,对电子温度与气压的关系进行了数值模拟。根据轨道运动受限理论计算了尘埃平均带电量随放电条件的变化趋势。

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摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.1.1 课题背景

1.1.2 研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 实验室尘埃等离子体放电装置

1.2.2 尘埃等离子体的诊断方法

1.3 本文的主要研究内容

第2章尘埃等离子体实验装置及诊断方法

2.1 引言

2.2 直流辉光放电尘埃等离子体

2.2.1 放电装置及诊断系统

2.2.2 尘埃颗粒悬浮机制

2.3 朗缪尔探针诊断

2.3.1 探针测量

2.3.2 探针I-V特性曲线

2.3.3 等离子体空间电势

2.4 发射光谱诊断

2.4.1 光谱法原理

2.4.2 发射光谱的测量

2.4.3 光谱仪的校准

2.5 本章小结

第3章尘埃等离子体的探针诊断

3.1 引言

3.2 朗缪尔探针诊断原理

3.3 探针诊断结果

3.3.1 不同放电条件下的离子密度

3.3.2 离子密度与气压关系的数值模拟

3.3.3 电子能量分布诊断结果

3.4 本章小结

第4章尘埃等离子体的发射光谱诊断

4.1 引言

4.2 光谱诊断原理

4.2.1 玻尔兹曼斜率法诊断电子温度

4.2.2 连续谱绝对强度法诊断电子密度

4.3 发射光谱诊断结果

4.3.1 不同放电条件下的电子温度

4.3.2 电子温度与气压关系的数值模拟

4.3.3 不同放电条件下的电子密度

4.4 尘埃颗粒平均带电量

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李磊

导师: 袁承勋

关键词: 尘埃等离子体,辉光放电,朗缪尔探针,发射光谱

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学,物理学

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: O53;O461.21

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.003528

总页数: 66

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