直流弱磁场对射频感性耦合等离子体放电特性的影响

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaohuimin
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近些年来,射频感性耦合等离子体(Inductively coupled plasma,简写为ICP)在实验室和工业研究中得到了广泛的应用。感性耦合等离子体源具有两种放电模式:其中一种放电特征是等离子体的密度较低、径向和轴向的分布不均匀、发光强度较弱的容性耦合模式(E mode);另一种放电特征是等离子体的密度高、径向和轴向的分布较为均匀、发光强度较强的感性耦合模式(H mode)。本课题小组在过去开展过等离子体放电过程中模式跳变的研究,同时也对放电的不稳定性进行了相关研究,在此工作的基础上,本实验小组探究在外加亥姆霍兹(Helmholtz)线圈产生的直流弱磁场的作用下,研究等离子体在放电过程当中,其放电特性的变化,对不同条件下的放电特性进行了讨论与分析。以此来更加清晰地阐述出在放电中直流弱磁场对等离子体放电特性的影响。  在本论文中,主要使用了特斯拉计、高压探头、电流探头、LeCroy数字示波器、朗缪尔(Langmuir)探针以及Z-Scan系统,测量出亥姆霍兹(Helmholtz)线圈中磁场的空间分布、等离子体的应用与消耗功率、受迫振荡、阻抗圆图以及射频天线线圈的电信号值等相关的物理量,进一步分析了Γ型匹配网络中的电容、工作气压、放电功率以及直流弱磁场等多种物理量是如何影响E、H放电模式特性、功率传输效率、模式转化行为和等离子体放电参数。在实验的起始过程当中,先进行测量Γ型匹配网络和射频天线线圈的等效电阻,以此来计算出等离子体的功率传输效率和净吸收功率。在实验中,研究发现,在正反馈区内,直流弱磁场对等离子体的放电影响较大,放电模式的跳变、跳变的回滞宽度、跳变起始功率等放电参数均在直流弱磁场的作用下随着Γ型匹配网络中电容参数发生显著的改变;在负反馈区内,直流弱磁场对等离子体放电的影响变化小,放电更加稳定。还研究发现了直流弱磁场有助于提高等离子体的功率传输系效率和减弱受破振荡现象。
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