静电探针测量射频感应耦合等离子体密度

本文介绍了一种可以测量射频感应耦合等离子体密度的静电探针方法。并给出了它的测量原理，实验方法和实验结果。实验结果表明：所测等离子体密度反映了等离子体的特性，并且诊断手段简单、易行，为等离子体诊断提供了一种很好的实验手段。     

用Langmuir探针法标定的发射光谱法诊断等离子体电子密度及分布

电子密度是低温等离子体的重要参数之一,仅采用发射光谱或Langmuir探针一种诊断方法,很难测量出该参数及其分布。针对这一问题,提出了用Langmuir探针法标定的发射光谱法,用于诊断等离子体电子密度及其分布。通过对一定长度表面波等离子体源的实验测量,验证了该方法的可行性。对于电子温度变化不大的等离子体,利用本文提出的诊断方法,可以测量出其电子密度及其分布。提出的诊断方法为低温等离子体参数的实验诊断提供了一种新的途径。     

无声放电等离子体的光谱诊断

无声放电是一种非平衡态的，非稳定的和不均匀的放电，它被称作等离子体也是从时间平衡的角度来考虑的。对这种非稳定的等离体一直缺少一种有效的诊断手段。通过理论分析和实验提出用探针－光谱诊断技术测量无声放电等离子体的电子温度。气体放电中的光发射谱线是与等离子体的电子温度有关的。     

辉光放电离子渗金属的等离子体发射光谱诊断

利用发射光谱法对离子渗金属中辉光等离子体的电子温度进行了诊断。实验以氮气为工作气体，通过对放电时氮离子两条特征谱线强度的相对标定，测量了电子温度随放电气压40Pa～80Pa和电压500V～1000～的变化。并探讨了电子温度随气压和电压变化的原因。结果表明，该放电为典型的反常辉光等离子体放电，电子温度在1eV～15eV之间变化，且随工作气压和电压的的升高迅速增大，这与实际观测的放电效果相符合，实验结果表明，发射光谱法是测量离子渗金属中等离子体参数的一种有效手段。     

无声放电等离子体的光谱诊断

无声放电是一种非平衡态的、非稳定的和不均匀的放电 ,它被称作等离子体也是从时间平均的角度来考虑的。对这种非稳定的等离子体一直缺少一种有效的诊断手段。通过理论分析和实验提出用探针 光谱诊断技术测量无声放电等离子体的电子温度。气体放电中的光发射谱线是与等离子体的电子温度有关的。在直流放电的条件下 ,电子温度可通过朗谬尔探针的方法获得。如果能在同一放电系统中比较无声放电与直流放电的光谱数据 ,而直流放电的电子温度已知 ,则可以从比较当中得出无声放电电子温度的信息。本文通过这一方法给出了一个实验无声放电系统的电子温度与气体压强的关系。     

潘宁气体真空等离子体天线的基本特性研究

根据潘宁气体放电的物理特性,定性分析了等离子体天线中氦氩潘宁气体放电的特性,实验测量了充满氦氩潘宁气体的等离子体天线与充满纯氦或纯氩等离子体天线的等离子体长度、等离子体密度,得出等离子体天线中充入氦氩潘宁气体时,在同等条件下能使等离子体天线的有效长度更长,等离子体密度更高。等离子体密度对天线的辐射效率和隐身性能影响很大,因此研究氦氩潘宁效应存在时表面波等离子体柱的等离子体长度与所加射频功率的关系和等离子体密度沿天线的分布对于提高天线的辐射效率和隐身性能至关重要。     

真空断路器弧后等离子体探针诊断系统北大核心CSCD

真空断路器弧后阶段残余等离子体电子密度是表征弧后微观特性的重要参量。本文分析了探针诊断方法的工作原理,提出了一种基于电子饱和区的真空电弧弧后残余等离子体电子密度探针诊断方法。设计了探针结构、探针控制单元和数据处理系统,研制了基于单探针的真空断路器弧后残余等离子体诊断系统。利用可拆卸式真空灭弧室搭建了诊断实验平台,系统研究了开断电流、触头结构、测量位置等因素对弧后电子密度空间分布的影响。研究表明:真空断路器弧后等离子体探针诊断系统测量的弧后初始电子密度范围在10^(10)-10^(11)cm^(-3),衰减时间为30-40μs,变化规律与弧后鞘层理论一致,并与国内外其他诊断方法的测量结果进行对比,验证了探针诊断方法的可行性和有效性,为真空电弧弧后电子密度的诊断提供了一种有效、简便的方法。     

氙离子推力器放电室等离子体参数测量

论述了离子推力器的工作过程,同时介绍了静电探针的测量原理,设计制作了用于诊断离子推力器放电室等离子体特性的双探针测量系统.装置用于氙离子推力器放电室等离子体测量,获得了放电室等离子体参数(电子温度、离子密度等)与推力器工作参数之间的变化关系.     

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.     

电感耦合放电对双频容性耦合Ar-N_2等离子体物理特性的影响

电感耦合等离子体增强的容性耦合等离子体是一种新的等离子体源,采用这种放电方式可以获得高密度均匀的等离子体。本文主要利用朗缪尔单探针对以下几种放电方式的等离子体性质进行诊断:1双频(60,13.56 MHz)容性耦合等离子体;2电感(13.56 MHz)耦合等离子体;3电感(13.56 MHz)耦合增强的双频(60,13.56 MHz)容性耦合等离子体。通过研究电感耦合放电对容性耦合放电的影响,以及电感耦合功率、混合气体比例等宏观参量对等离子体特性的影响,获得材料处理的最佳条件。实验发现当气压是5Pa时:1双频容性耦合等离子体密度是1010 cm-3左右,极板边缘处等离子体密度较低,中心处较高。随着氩气比例增加,等离子体密度提高,电子温度降低。2电感耦合等离子体放电,随着氩气比例增加,等离子体密度增大。当氩气比例增加到70%,等离子体密度发生数量级改变,高于双频容性耦合等离子体。3电感耦合增强的双频容性耦合等离子体密度较高,当氩气比例是80%,容性电感耦合功率200 W时,组合放电等离子体密度最高,均匀性较好,电子温度升高,径向差别不大。通过实验得出,当氩气比例为80%,容性高低频功率分别为150和50 W,电感耦合功率是200 W时,双频(60,13.56 MHz)与电感(13.56 MHz)组合放电可以获得高密度均匀的等离子体。     

四极质谱计用作等离子体诊断时的几个问题

四极质谱计用于等离子体诊断时常常面临质谱计工作上限问题和四极质谱计离子源所产生的本底组分分压强导致测量结果有较大误差的问题，为使四极质谱分析能作为等离子体诊断的常规手段，必须拓展四极质谱计量量上限和分析离子源产生的附加本底的特点并加以扣除，确保作为等离子诊断时的测量精度。     

多弧离子镀中真空等离子体静电探针诊断方法的研究

多弧离子镀中的等离子体是由辉光等离体和弧光等离子体迭加而成的。本文主要叙述了这种等离子体诊断方法和对用静电探针诊断这种等离子体的研究成果。这套等离子体诊断系统性能稳定，是目前国内外用于诊断多弧离子镀中等离子体的首套系统。用它诊断出的等离子体参数是首次对这种等离子体的数量描述。等离子体参数为；在真空度为２．６７Ｐａ～１０．６Ｐａ，放电电流为５０Ａ～８０Ａ，工件偏压为０～—２ｋＶ的条件下，等离子体密度在１．３×１０１５ｍ－３～２．３×１０１５ｍ－３范围内，电子温度在４３０至６６０ｅＶ范围内，空间电位相对于阳极为正，且在２伏至３伏范围内。     

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.     

螺旋波等离子体的密度与离子能量分布的诊断

螺旋波等离子体是一种高密度的低温、低气压等离子体。这种等离子体在超大规模集成电路工艺，微机电系统加工、新型薄膜材料及纳米材料制备、材料表面改性以及气体离子激光器等方面具有广泛的应用前景。本采用一套球栅阻滞场带通式能量分析器，对螺旋波等离子体在工艺室扩散区样品架表面的特性进行了一些初步的实验研究，主要测试了在样品附近的等离子体在其表面上所形成的离子流密度（从而导出等离子体密度）以及入射离子的能量分布，并对这些参数随射频输入功率的变化进行了研究。研究发现，在螺旋波等离子体的扩散区，离子能量分布的宽度比用离子温度预期的值大得多，本定性地讨论了其原因。     

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沸合气体放电情况下，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。     

Langmuir探针诊断微波ECR非平衡磁控溅射等离子体

利用朗谬尔探针诊断了ECR非平衡磁控溅射等离子体,给出了微观等离子体参量随宏观工艺参量变化关系.实验测得基片架附近等离子体密度达到1010～1011数量级,电子温度在(5～10) eV之间.随溅射靶功率变化,等离子体密度在130W时取得最大值;同样随微波源功率变化,等离子体密度在功率为850W时也达到最大值.电子温度、等离子体空间电位变化与等离子体密度呈相同趋势.     

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.     

真空环境下指数脉冲放电等离子体特性分析

真空环境内金属电极放电产生的等离子体不同于气体放电等离子体,具有特殊的性质.本实验采用持续时间为10μs,幅值约600A的指数变化的脉冲电源进行放电;运用朗缪尔探针法对放电生成的等离子体的相关参数进行测量,讨论了放电生成的等离子体的特性,分析了电极间距对放电等离子体密度的影响;同时运用AnsoftMaxwell3D仿真软件对电极间的电场分布情况进行了仿真分析.实验发现采用指数脉冲放电能生成高密度的等离子体,且生成的等离子体密度随电极间距增大而增大.     

利用双等离子体装置产生非均匀等离子体

在双等离子体实验装置中,采用单边放电的方式在源区产生等离子体,通过扩散和电子碰撞电离可以在实验区产生密度分布不均匀的等离子体.利用静电探针测量了实验区等离子体的状态参数及其空间分布,结果显示:该装置可以提供一个径向相当宽范围内密度基本均匀,轴向密度分布指数衰减的等离子体环境,其不均匀性标长与放电气压成反比.该装置可以提供不均匀性可控的非均匀等离子体源.     

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。