He-Ar潘宁过程对表面波等离子体柱功率的影响

由单极驱动的表面波等离子体(Surface-wave-sustained plasma,SWP)是近年发展起来的一种低气压、高密度等离子体,这种技术非常适用于等离子体天线等领域.本文介绍了一种简易实用的SWP源,研究了He-Ar组成的潘宁气体对于表面波等离子体柱的放电起始功率及维持功率的影响.测试了不同潘宁气体配比时的等离子体密度和等离子体温度.研究结果表明,应用合适配比的潘宁气体对于等离子体特性有很大影响,它可以有效地降低放电起始功率和放电维持功率,提高等离子体密度,等离子体温度略降低.     

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。     

表面波等离子体天线的能量衰减系数研究

根据功率平衡原理,得到了表面波等离子体天线中等离子体柱长度、等离子体密度与馈入功率的关系,导出了表面波等离子体天线中能量衰减系数沿轴向分布.实验测得充气压强为0.5Pa,6Pa和40Pa时等离子体柱长度、馈入功率和等离子体密度,得到能量衰减系数的实验值.结果表明,等离子体柱上z点的能量衰减系数为该点到等离子体柱顶端距离的倒数,实验所测结果与理论符合得很好.该结论对研究表面波等离子体天线的激励和维持十分重要.     

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。     

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。     

表面波激发等离子体合成类金刚石薄膜的实验研究

用表面波等离子体装置进行了类金刚石薄膜的合成实验,研究了微波功率、基底负偏压和气体组成等条件对成膜的影响.用拉曼光谱和扫描电子显微镜对薄膜结构和表面形貌进行了分析,得出在100Pa的工作气压下,使用CH4放电,大功率和高偏压有利于生成质量较好的薄膜.     

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。     

EAST装置等离子体放电排气及其成分分析

在磁约束聚变装置中,高温等离子体放电中粒子的实时排出不仅可以减少燃料粒子在第一壁的滞留,还可以排出一定的杂质,有利于下一次等离子体放电的实现。对于未来聚变装置,如ITER,还有利于减少氚滞留导致的装置安全问题。本文根据EAST全超导托卡马克装置不同等离子体放电参数和不同第一壁条件下的放电实验,主要研究了等离子体破裂和锂化壁处理对粒子排出的影响。初步研究表明,等离子体破裂导致更多的粒子排出,并且排出气体中杂质含量降低;而锂化壁处理可以减少粒子排出,但杂质含量增高。这些研究可以为未来高参数等离子体运行找到一种实时降低壁杂质及减少壁滞留的方法提供参考,也对研究等离子体参数对等离子体排灰气成分分析有着参考价值。     

射频等离子体中和器的设计与实验研究

随着电推进技术的发展,对具有高抗中毒性中和器的需求日益紧迫。为此,基于射频放电基本原理,设计了一款可采用多种工质且具有高抗中毒能力的射频等离子体中和器,搭建了真空实验平台进行试验研究,获得了发射电流随射频功率和氙气流量的变化曲线。工质气体电离后,离子被置于放电室内的石墨柱负电极收集,电子被置于放电室出口外的金属板正电极引出。研究结果表明,该射频等离子体中和器能有效地发射电子形成电流,且增大射频功率和氙气流量可以提高电流。当射频功率达到220 W,流量达到或超过4 mL/min(标准状态)时,中和器发射电流达到1 A以上。因此,射频等离子体中和器作为电推力器羽流离子中和装置具有一定的研究价值和应用前景。     

Waveguide-surfatron型表面波等离子体源的特性研究

报道了所研制的Waveguide-surfatron型表面波等离子体源的特性,理论计算表明,激发表面波模式为m≥l模,在放电室中电磁场均匀性与等离子体的密度有关。实验结果指出,采用Ar气放电,在气压为10～1000Pa,微波功率800～1000W的范围内可形成大面(体)积(直径为160mm)等离子体,其电子温度为1～4eV,等离子体密度为10