静电离子探针在气体放电磁化等离子体参数测量中的应用

为测量气体放电磁化等离子体离子参数,建立了一套静电离子探针诊断系统,进行了从近芯部到边缘区的离子温度分布的测量,结果与常规朗缪尔探针对电子参数的测量结果吻合。     

静电离子探针在气体放电磁化等离子体参数测量中的应用

为测量气体放电磁化等离子体离子参数，建立了一套静电离子体探针诊断系统，进行了从近芯部到边绷区的离子温度分布的测量，结果与常规朗缪尔探针对电子参数的测量结果吻合。     

真空断路器弧后鞘层发展过程仿真分析

以真空断路器弧后鞘层发展过程为对象,采用等离子体流体力学模型,求解电子、离子密度和平均电子能量的漂移扩散方程和耦合电场的泊松方程,引入粒子间碰撞反应,仿真分析其弧后介质恢复变化和鞘层发展阶段电子和离子的空间分布、密度分布以及间隙电势分布.采用对比分析法,研究不同初始条件对鞘层发展的影响,结果表明:在保持其余参数不变的条...     

利用朗缪尔双探针诊断电弧离子镀等离子体参数

本文利用朗缪尔双探针对电弧离子镀等离子体进行了诊断.双探针具有收集电流小的优点(小于离子饱和电流),可以避免探针在高密度电弧离子镀等离子体中被烧坏.利用离散傅里叶变换(DFT)对测量曲线进行平滑,有效地克服了电弧离子镀等离子体放电所固有的强烈波动.探针端部设计能够避免由薄膜沉积造成的探针与支撑杆短路问题.实验结果表明,等离子体密度随着弧电流和气压的增加而增加,而电子温度随着弧电流和气压变化不明显.另外,使用双靶放电等离子体密度和电子温度高于单靶放电.这些结果提供了电弧离子镀等离子体的基本参数,对于材料涂层工艺研究具有积极意义.     

射频离子源朗缪尔双探针设计

射频离子源具有的复杂电磁环境会干扰甚至使得朗缪尔单探针无法准确获得等离子体参数。双探针具有对等离子体的干扰较小,不需要参考电位等优点,因此更加适用于射频离子源下的等离子体诊断。为了使得朗缪尔双探针更加精确地测量电子温度与离子密度,必需在测量电路中增加针对干扰源频率的滤波电路系统。本文针对射频离子源等离子体诊断设计了探针测量电路,并进行了仿真计算和分析,结果表明:探针的抗干扰能力与测量精度均具有明显的改善。     

HL-2A装置偏滤器靶板上探针阵列和主真空室活动探针的设计加工和诊断

HL-2A装置偏滤器靶板上的平面型朗缪尔探针阵列是用于测量同一极向截面的内外舜口上下四个个性化板上的电子温度、密度、悬浮电位、空间电位、电场舜口流速分布，研究偏滤器中等离子体参数的分布及非对称性。主真空室上磁力传动的马赫／雷诺协强／朗缪尔探针阵列，直接测量边缘等离子体温度，密度，空间电位，电场，环向舜口极向流速，研究边缘参数的涨落舜口相关特性。     

HL-2A工程调试的边缘等离子体诊断

在HL-2A装置工程调试中，边缘等离子体参数是通过磁力传动的朗缪尔四探针进行研究．朗缪尔四探针是安装在可以径向向里和向外移动长杆上，以及可以绕着快速往复移动系统和磁力传动杆的轴旋转3600．它是用于测量边缘电子温度和密度，极向电场以及等离子体的悬浮电位和空间电位。     

平等板等离子体鞘层演化过程的PIC模拟研究

为了详细描述等离子体形成过程中鞘层的产生、演化过程,建立了平等板内部等离子体流动过程的PIC模型。在考虑壁面二次电子发射的前提下,模拟得到了放电开始直到放电稳定后的平板等离子体内部和边界处的电场强度、电子密度、离子密度、电势等一系列参数分布,并分析了二次电子发射系数对鞘层厚度的影响分析。模拟结果表明:平等板内部电势相对于边界处较高,中部的电场强度为零,电子密度近似等于离子密度,而在边界处电子密度略低于离子密度,电场方向指向边界处,在等离子体边界处有明显的鞘层。     

张衡一号空间电场探测仪设计

张衡一号空间电场探测仪为我国首发电磁监测试验卫星(CSES)主载荷。基于探测原理以及与轨道等离子体环境电势耦合模型,论述了张衡一号双探针式空间电场探测仪设计基本原则和依据;针对不同的轨道等离子体环境条件和鞘层厚度,阐述了相应的球形探针收集电流、相对耦合电势及鞘层阻抗的数学表达,分析了该探测仪电场探测精度的影响因素以及主动偏置电流效应,研究表明,对于CSES飞行轨道环境条件,采用施加负向偏置电流,可使得探针鞘层阻抗小于1×105Ω,从而提高空间电场探测精度;研究了张衡一号空间电场探测仪探针间耦合电势差测量等效电路模型和球形探针最小几何半径设计约束条件,结果表明,对于CSES飞行轨道通常等离子体环境条件,当球形探针几何半径r3×10-2m时,可实现两球形探针电势差测量偏差系数α!10-6的设计要求。在以上基础上,叙述了张衡一号空间电场探测仪球形探针结构与电子学设计,并简述了探测系统主要组成、工作模式和频段等。     

张衡一号空间电场探测仪设计北大核心CSCD

张衡一号空间电场探测仪为我国首发电磁监测试验卫星(CSES)主载荷。基于探测原理以及与轨道等离子体环境电势耦合模型,论述了张衡一号双探针式空间电场探测仪设计基本原则和依据;针对不同的轨道等离子体环境条件和鞘层厚度,阐述了相应的球形探针收集电流、相对耦合电势及鞘层阻抗的数学表达,分析了该探测仪电场探测精度的影响因素以及主动偏置电流效应,研究表明,对于CSES飞行轨道环境条件,采用施加负向偏置电流,可使得探针鞘层阻抗小于1×105Ω,从而提高空间电场探测精度;研究了张衡一号空间电场探测仪探针间耦合电势差测量等效电路模型和球形探针最小几何半径设计约束条件,结果表明,对于CSES飞行轨道通常等离子体环境条件,当球形探针几何半径r3×10-2m时,可实现两球形探针电势差测量偏差系数α!10-6的设计要求。在以上基础上,叙述了张衡一号空间电场探测仪球形探针结构与电子学设计,并简述了探测系统主要组成、工作模式和频段等。     

PECVD镀膜机等离子体静电探针诊断

开发了一个朗缪尔探针等离子体诊断系统,对PECVD真空镀膜机进行了等离子体参数诊断.该镀膜机内的等离子体是电容偶合激发方式的氩等离子体,激发源为射频电源(13.56MHz).在射频功率为40W到140W的范围内,使用该朗缪尔探针对镀膜机中氩等离子体的参数(等离子体密度和电子温度)进行了诊断分析.结果表明:电子温度在2.7eV和6.4eV之间,并且随着射频功率的增加而降低.而等离子体的密度在0.85×1015m-3到8×1016m-3的范围随着射频电源的增加而增加.     

航天器空间环境模拟器中的等离子体分布规律

低轨道航天器的空间等离子体环境主要为低温、低密度、均匀等离子体,本文详细叙述了低轨道空间等离子体的特点,为了准确校准Langmuir(朗缪尔)探针,对空间模拟装置内等离子体的参数分布进行了详细的实验和数据分析,得到了电子密度、电子温度、空间电位、悬浮电位、德拜长度的分布规律,得出校准装置中心200 mm以内为稳定的等离子体,从而在安装位置上有助于更好地对探针校准。     

离子推力器挡板通道等离子体模型研究进展

离子推力器挡板通道结构对放电室性能至关重要,通道尺寸严重影响进入放电室的原初电子能量和速度分布。离子推力器通过设置阴极挡板可有效提高离子光学系统引出束流分布的均匀性,进而改善推力器的连续工作稳定性。介绍了Brophy关于发散场离子推力器挡板通道附近等离子体模型原理研究推导过程,以及通过实验测量卡夫曼型离子推力器挡板通道等离子体参数的分布情况,通过采用朗缪尔探针测量技术,获得挡板通道附近等离子体参数分布图,对将来10 cm离子推力器挡板通道等离子体参数分布研究起到理论指导作用。     

离子钨钼共渗的表观过程

研究了双层辉光离子钨钼相渗在离子轰击条件下形成渗层和无离子轰击时形成沉积层的表观过程。结果表明,在形成沉积层时,由于离子轰击作用已在不存在,使渗层厚度减少２６％,用朗缪尔探针对双层辉光离子钨钼共渗过程进行了等离子体的诊断,等离子体对表现成分有较大影响。合理的等离子体密度范围为５＊１０＾－１１－３＊１０＾１２。     

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.     

石英板夹层中窄电极结构与材料对直流放电的影响

研究了一种石英板夹层窄电极放电装置的低气压直流放电过程,重点探讨了电极结构与电极材料对等离子体参数的影响,其中电极要求宽高为4mm,间距大于40mm。实验采用朗缪尔双探针法诊断,通过改变气压、放电功率等条件分析了电极结构对自制的直流等离子体放电装置的电子密度分布及电子温度的影响。结果表明:通过增加电极表面积,采取特殊的电极结构都可以有效地提高等离子体密度。实验中还发现,随着气压降低,正柱区逐渐缩小、等离子体密度沿电场方向变化趋于平缓,阳极的直流等离子体密度逐渐升高,这时等离子体空间分布均匀度提高,且在16Pa时取得最大值。     

溅射沉积氢化非晶硅中辉光放电等离子体的Langmuir探针诊断

为揭示磁控溅射辉光放电等离子体参量对Si薄膜沉积过程的本质影响,采用Langmuir探针于不同的靶电流、靶基距和氢分压条件下对直流辉光放电等离子体进行了诊断,分析了直流辉光放电等离子体参量(离子密度、离子流通量、等离子体电势、电子密度、电子温度)的变化规律,并以此为依据探讨了其对Si靶溅射过程和溅射Si粒子输运过程的影...     

微波ECR等离子体特性及其对DLC膜性能的影响

为了解并优化在微波ECR等离子体增强化学气相沉积制备类金刚石膜工艺研究中的等离子体特性，利用朗缪尔探针法系统地测量了等离子体密度(Ne)、电子温度(Te)随工作气压(p)变化的关系。DLC膜的结构和性能依赖于沉积条件，提高等离子体密度有利于DLC膜的生长。本文示出了不同的CH4流量时，DLC膜的拉曼光谱和表面均方根粗糙度Rmax变化曲线，阐述了等离子体密度Ne、电子温度Te对DLC膜结构和性能的影响。     

伴有二次电子发射的磁化等离子体鞘层结构特性

建立了包括电子、离子以及器壁发射二次电子的磁化等离子体鞘层流体模型,采用四阶龙格库塔法数值研究了伴有二次电子发射的磁鞘结构特性。模拟结果显示二次电子发射对于弱磁等离子体鞘层中的离子密度影响较大,而对于磁场较强的等离子体鞘层,鞘层中离子密度分布主要由磁场来决定。磁场的存在可以促进器壁电子的发射,磁场的增加或二次电子发射系数的增加都将使得鞘层厚度的减小,同时将导致沉积到器壁的离子动能流发生变化,从而直接影响器壁材料的性能。     

聚变等离子体鞘层能量传输系数分析

对于磁约束聚变装置来说,可以用离子和电子的鞘层能量传输系数来预测和计算到达面向等离子体部件(PFC)的等离子体能量通量。文章推导并详细分析了悬浮态和非悬浮态的等离子体鞘层区域能量传输系数关系式。结果表明此系数随着边界等离子体的参数的变化而变化。并且当探针处于负偏压态时,探针面处的能量传输系数随着负偏压的增大而近似线性的增大。同时,也对发生在鞘层区域的能量转移过程进行了仔细分析,表明鞘层对于穿越的电子和离子分别相当于能量的冷却和加热装置。