微波电子回旋共振等离子体的阻抗特性分析

基于微波电子回旋共振（ECR）等离子体中的物理和化学性质变化会引起微波传输线阻抗的变化，采用微波三探针研究了ECR等离子体的微波阻抗随装置运行参数的变化情况，并通过一个简单的放电等效电路将阻抗的变化和等离子体性质的变化联系起来。实验结果表明，通过对ECR等离子体进行阻抗特性分析，可以在不对其产生干扰的情况下了解其性质的变化。阻抗特性分析为ECR等离子体的机理研究提供了一种新的诊断途径，有利于ECR等离子体工艺的推广和应用。     

微波ECR等离子体装置的性能研究

低轨道航天器的空间等离子体环境主要为低温、低密度、等离子体。文章详细叙述了等离子体对航天器的影响及其两个ECR微波等离子体校准装置的组成结构,并使用标准Langmuir探针对等离子体的参数进行实验测量和分析,得到了电子密度、电子温度、空间电位和悬浮电位等参数,满足了电子密度106～108个/cm3,电子温度1～10 eV等低轨道航天器的空间等离子体参数要求。     

电子回旋共振等离子体用于聚四氟乙烯材料表面改性

在电子回旋共振 (ECR)等离子体装置中 ,使用Ar气 ,N2 气 ,H2 气和普通空气放电 ,对聚四氟乙烯 (PTFE)材料进行表面处理以提高其表面粘结性能。详细研究了在不同的放电气压 ,微波功率 ,处理时间 ,气体种类的情况下 ,样品表面的接触角的变化。同时也讨论了样品导电性能和外观等的变化。使用红外吸收谱对样品结构处理前后的变化进行了测量 ,对等离子体处理的机理进行了初步的讨论。使用Langmuir探针测量了Ar气和N2 气等离子体中的离子密度 ,用能量分析器测量了离子的能量。发现在对样品的处理中 ,ECR等离子体的离子密度是影响表面性能的主要因素 ,离子能量的作用不明显     

电子回旋共振等离子体用于聚四氟乙烯材料表面改性

在电子回旋共振（ECR）等离子体装置中，使用Ar气，N2气，H2气和普通空气放电，对聚四氟乙烯（PTFE）材料进行表面处理以提高其表面粘结性能，详细研究了在不同的放电气压，微波功率，处理时间，气体种类的情况下，样品表面的接触角的变化，同时也讨论了样品导电性能和外观等的变化，使用红外吸收谱对样品结构处理前后的变化进行了测量，对等离子体处理的机理进行初步的讨论，使用Langmuir探针测量了Ar气和N2气等离子体中的离子密度，用能量分析器测量了离子的能量，发现在对样品的处理中，ECR等离子体的离子密度是影响表面性能的主要因素，离子能量的作用不明显。     

紧凑型微波ECR等离子体源的设计及其特性研究

地面电推进试验、星载Langmuir探针地面标定等航天任务,均对等离子体参数的校准提出了需求。目前,等离子体参数的校准主要是在稳定的等离子体环境中,通过被测仪器与标准进行量值比对的方式实现,因此,获得稳定的等离子体环境是开展校准技术研究的重要前提。微波ECR源产生的等离子体具有均匀、稳定、可调节范围宽等特点,十分适合应用于等离子体校准中。本文设计研制了永磁型微波ECR等离子体源,并对该源的特性进行了实验研究,获得了该源的空间分布特性、稳定性实验结果。实验结果表明:研制的紧凑型微波ECR源稳定性、重复性均在10%以内,具有作为标准源应用于等离子体校准的潜力。     

利用电子回旋共振放电提高氢原子制备效率方法研究

基态氢原子的制备是氢原子钟工作的基础,提高氢原子的生成率极为重要.针对电离泡内氢等离子体中的原子成分不易直接被探测的情况,本文将软件仿真模拟与实验光谱诊断相结合,研究泡内原子成分.采用COMSOL软件建立射频感应耦合等离子体(ICP)和微波电子回旋共振(ECR)两种放电模型,模拟了一定输入功率、不同气压下氢等离子体中原子密度的分布规律.根据仿真模型,使用ICP和ECR两种电离源在通氢的石英制电离泡内形成等离子体,测量了一定输入功率、不同气压下的辐射光谱强度.结果表明,15 W输入功率、8 Pa~14 Pa气压时,微波ECR放电产生的原子密度明显高于射频ICP放电,可知此时微波ECR放电能更高效地产生氢原子.该研究显示出微波ECR放电在氢原子钟上的应用前景.     

小型腔式微波离子源的等离子体产生及引出特性

研制了一种用石英管制作的小型腔式微波离子源，该腔套在石英管的一端，封装两电极引出系统。该了源利用腔激发起的表面波在石英管内产生等离子体柱。在微波频率为２．４５ＧＨｚ，输入功率为９３．Ｗ时，氮的引出离子流密度可高达９１．７ｍＡ／ｃｍ２＾２。，这种表面波放电等离子体源具有体积小，结构简单，在宽的压强范围内能产生再生性好，工作十分稳定的等离子体柱等特点。     

小型腔式微波离子源的等离子体产生及引出特性

研制了一种用石英管制作的小型腔式微波离子源，该腔套在石英管的一端，封装两电极引出系统。该离子源利用腔激发起的表面波在石英管内产生等离子体柱。在微波频率为2．45GHz、输入功率为93W时，氮的引出离子流密度可高达91．7mA／cm2。这种表面波放电等离子体源具有体积小、结构简单，在宽的压强范围内能产生再生性好、工作十分稳定的等离子体柱（1012～1013cm-3）等特点。还给出了放电的自一致描述以及放电的电子密度与压强、等离子体柱半径和输入功率的关系。     

直流辉光和磁控增强放电等离子体的空间分辨发射光谱技术

光学发射光谱(OES)方法是等离子体诊断的有力工具之一,可以定量地给出等离子体的多种重要参数,如等离子体中的物种成分、粒子能态分布、激发温度、粒子相对密度等.本文介绍了一种用于电子回旋共振(ECR)微波等离子体磁控溅射靶附近的增强放电和直流辉光放电等离子体空间分辨诊断的发射光谱装置.其特点是光学收集系统的位置可以水平精细移动,因而可以对放电区域进行空间分辨发射光谱测量.作者利用这套装置对氩气的ECR微波等离子体和直流辉光放电等离子体进行诊断.在ECR微波等离子体的下游区内氩离子谱线的发射强度很弱,主要是高激发态原子的辐射.在磁共振增强放电区,离子谱线强度有所增加但仍比原子谱线弱,类似于直流辉光放电正柱区的光发射特性.     

电子回旋共振等离子体源的朗谬尔探针诊断

电子回旋共振(ECR)等离子体以其密度高、工作气压低、均匀性好、参数易于控制等优点在超大规模集成电路工艺中获得了广泛的应用.利用朗谬尔探针对ECR等离子体进行了初步的诊断研究,测量了等离子体的单探针伏安特性并计算出电子温度,电子密度和等离子体电势等参量.实验证明,ECR等离子体源能够稳定地产生电子温度较低的高密度等离子体.     

利用准光腔对辉光放电等离子体诊断分析

利用建立的准光腔谐振系统对辉光放电空气等离子体中电子密度参数进行了诊断分析。通过测试加载等离子体前后准光腔谐振系统的谐振参数,计算得到被测等离子体的等效复介电常数及电子密度。实验结果表明:采用准光腔诊断辉光放电空气等离子体,测试结果重复性好;当工作气压在30~35 Pa,放电电流在2~8 A时,等离子体密度范围在10~(16)m~(-3)量级,且在相同气压下,电子密度随放电功率增加而增加;与采用标准Langmuir探针的诊断结果相比较,二者差别不大。证明了采用准光腔谐振系统诊断辉光放电等离子体的可靠性与准确性。     

基于波导耦合反应腔串联的线形微波等离子体源

通过将两个波导耦合反应腔串联,得到了具有线形结构的微波等离子体源。利用光纤光谱仪沿等离子体轴向测量不同位置的等离子体发射光谱,对等离子体中不同基团的发射光谱强度进行了比较分析,研究了反应腔结构对等离子体均匀性的影响。实验结果表明:通过将波导耦合反应腔串联可以在引导天线表面产生圆柱状的线形等离子体,等离子体沿轴向的均匀性与引导天线外径尺寸和两端的模式转换棒的位置有关,当引导天线外径为4 mm,模式匹配棒伸入量为10 mm时,等离子体的不均匀性小于10%。     

用于中子管的微波离子源放电特性的仿真研究北大核心CSCD

微波离子源作为一种无阴极离子源,与潘宁离子源相比具有电离度高、形成的等离子体密度高、寿命长等优点。为了深入了解用于中子管微波离子源的放电特性,根据微波离子源的放电原理,设计中子管微波离子源的几何结构和所需磁铁的结构。结合Comsol多物理场仿真软件中的二维轴对称的AC/DC模块和微波等离子体模块,采用控制变量法,通过仿真实验探究了放电气压、微波输入功率、放电腔室大小以及放电腔室外壁材料对电子密度的影响,总结了电子密度在不同参数下的规律,将为中子管微波离子源的实验和设计提供重要支撑。     

用于中子管的微波离子源放电特性的仿真研究

微波离子源作为一种无阴极离子源,与潘宁离子源相比具有电离度高、形成的等离子体密度高、寿命长等优点。为了深入了解用于中子管微波离子源的放电特性,根据微波离子源的放电原理,设计中子管微波离子源的几何结构和所需磁铁的结构。结合Comsol多物理场仿真软件中的二维轴对称的AC/DC模块和微波等离子体模块,采用控制变量法,通过仿真实验探究了放电气压、微波输入功率、放电腔室大小以及放电腔室外壁材料对电子密度的影响,总结了电子密度在不同参数下的规律,将为中子管微波离子源的实验和设计提供重要支撑。     

微波电子回旋共振等离子体的阻抗特性分析

基于微波电子回肇共振（ＥＣＲ）等离了体中的物理和化学性质变化会引起微波传输线阻抗的变化，采用微波三探针研究了ＥＣＲ等离子体的微波阻抗随装置运行参数的变化情况，并通过一个简单的放电等效电路将阻抗的变化和等离子体性质的变化联系起来。实验结果表明，通过对ＥＣＲ等离子体阻抗特性分析，可以在不对其产生干扰原情况下解其性质的变化。阻抗特性分析为ＥＣＲ等离了体的机理研究提供了一种新的诊断途径，有利于ＥＣＲ等离子     

用于大面积材料表面改性研究的微波等离子体源

介绍了环形狭缝波导天线等离子体源的原理和结构。采用微波单探针测量了无等离子体情况下环形波导狭缝天线内的电场分布，利用Langmuir双探针测量了该源的氩等离子体的特性，结果表明在微波功率为200～600W，运行气压为40～600Pa范围内，电子温度可达0.5～3eV，离子密度最高达6×1010cm-3在气压为100Pa，等离子体的直径为16cm范围内，其不均匀性不超过25％。     

ECR微波等离子体特性的实验研究

着重介绍采用一段真空波导耦合的ECR微波等离子体装置，以及在CH4－H2混合气体放电情况下，诊断了内部等离子体参数，给出了等离子体密度、电子温度、基板鞘附近的空间电位以及在类金刚石膜合成条件下等离子体中的基团情况，同时研究了它们与工艺参数之间的关系。     

采用电子回旋共振微波等离子体增强的溅射沉积薄膜技术

利用高等离子体密度、高电子温度和高离化率的ECR微波等离子体增强二极溅射、磁控溅射反应沉积金属氨化物薄膜。实验结果表明，ECR微波等离子体具有降低薄膜沉积温度，提高薄膜沉积速率和改善薄膜质量的作用。特别是采用基片施加脉冲负偏压的ECR微波等离子体源离子增强反应磁控溅射沉积技术，设备成本低，工艺方法简单，可获得与离子束增强沉积（IBAD）相近的对薄膜结构和特性的改性作用，可制备高质量金属氢化物薄膜。     

金刚石膜气相沉淀技术中微波等离子体反应腔的数值模拟

采用有限积分法(FIT算法) ,并利用一种简单的等离子体模型模拟了具有轴对称的微波等离子体反应腔中微波场与等离子体的行为。计算出了给定等离子体的空间分布时电场的分布情况 ,以及给定电场的空间分布时等离子体的分布情况 ,从而得到微波———等离子体反应腔中电磁场稳定分布以及等离子体的放电位置。并依据实验中的一些可变参数 ,寻求影响等离子体放电位置的参数 ,为设计化学气相沉淀(CVD)技术沉积大面积金刚石膜微波反应腔提供依据     

环形波导等离子体源阻抗特性的研究

采用微波三探针研究了环形波导等离子体源阻抗特性随运行参数的变化。分析了微波等离子体源的阻抗特性。该方法有助于微波等离子体特性的研究和实现快速阻抗调配。