【摘要】：等離子體與材料之間的相互作用是一個非常復(fù)雜的過程,涉及許多元素(分子,原子,離子)與材料的相互作用。在這個過程中,等離子體微觀粒子的差異(例如不同的輸運(yùn)特性、化學(xué)活性等)會影響等離子體的表面改性效果。這些差異的影響因素很多,例如放電功率、氣體種類、工作氣壓等。在不同的等離子體裝置中,這些因素往往需要綜合討論。只有對等離子體參數(shù)進(jìn)行診斷,才能找到等離子體參數(shù)及它們的處理效果之間的定性關(guān)系,才能更好地分析等離子體與材料相互作用的機(jī)理。而在磁化等離子體中,外加磁場往往可以實(shí)現(xiàn)對等離子體微調(diào)、約束、優(yōu)化作用。但同時,由于磁場的存在,在等離子體中會有一些新的現(xiàn)象,例如螺旋波等離子體(HWP)放電裝置中,螺旋波天線附近射頻波和磁化等離子體非線性耦合過程中造成的空間磁場波動現(xiàn)象。因此,除了放電功率等因素外,還需要研究磁化等離子體中的磁場信號,包括振幅和相位等。本論文運(yùn)用朗繆爾探針、質(zhì)譜能譜分析儀(EQP)對Ar螺旋波等離子體放電參數(shù)進(jìn)行診斷,介紹了HWP在高磁場條件下(高達(dá)0.5T)穩(wěn)態(tài)放電的結(jié)果,研究了射頻功率對螺旋波放電的影響,以及螺旋波放電過程中與磁場的關(guān)系。研究了在不同磁場條件下,HWP參數(shù)的變化。結(jié)果表明靠近源區(qū)的電子密度(n_e)更高,電子溫度(T_e)隨磁場(B_0)的增加線性增加,隨著射頻反射功率(P_(rf))的增加,天線的有效阻抗急劇增加。這意味著,相對于純感應(yīng)耦合等離子體(ICP)放電,HWP耦合效率更高。在P_(rf)為1500W時,隨著B_0的變化,n_e與B_0先是呈線性增長關(guān)系,隨后隨著B_0的增加而急劇下降,最后趨于飽和。n_e的半高寬(FWHM)隨著B_0的增加而增加,表明等離子體徑向約束的增加。而T_e在B_0較低時,隨B_0的增加而緩慢下降,而在B_0較高時則與n_e有著相似的變化趨勢。通過EQP對Ar HWP的離子能量進(jìn)一步分析表明,Ar螺旋波放電中產(chǎn)生的雙電層(DL)加速Ar離子,使得其在DL的下游形成離子束。此外,本文設(shè)計(jì)并研制了磁探針和發(fā)射探針,并用發(fā)射探針在實(shí)驗(yàn)室已有的螺旋波等離子體放電裝置中進(jìn)行了測試。初步得出,隨著加熱電流的增大,鎢絲發(fā)射電子增多,I-V特性曲線與橫軸的交點(diǎn)向右移動,同時,I-V特性曲線的過渡區(qū)也變得更加陡峭。這表明,更高的加熱電流更容易得到I-V特性曲線的拐點(diǎn)。
【圖文】：

磁化螺旋波等離子體探針診斷 第一章 緒第一章 緒 論 低溫磁化等離子體研究背景等離子體是由電子，離子和中性粒子組成的整體呈電中性的物質(zhì)狀態(tài)，是物第四態(tài)[1]。等離子體廣泛存在于宇宙及人類活動中，例如霓虹燈、等離子體極光現(xiàn)象等。由于等離子體獨(dú)特的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)，因此越來越多的科對其展開了深入的研究工作。

應(yīng)用中有著諸多用途。究與磁約束核聚變、空間推進(jìn)器、等離10]。上世紀(jì)中旬，磁約束核聚變的研等基礎(chǔ)物理問題，，各國開始研發(fā)一些對等離子體微調(diào)、約束、優(yōu)化作用。這離子體可近性，因此對進(jìn)一步研究基子體放電置中，許多方法可用于產(chǎn)生等離子體世紀(jì)的八十年代，一種新型磁化射頻為人們所關(guān)注。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O53

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2635373