直流脈沖等離子體時(shí)間演化過程的研究.pdf

1、直流脈沖等離子體在表面處理如離子滲氮、薄膜沉積、材料改性等方面應(yīng)用十分廣泛。在表面處理過程中，等離子體參數(shù)是影響處理效果的重要因素，因此考察脈沖等離子體各參數(shù)隨時(shí)間的變化情況對于探討表面處理過程中等離子體的作用機(jī)制有重要意義。
　　 為了對直流脈沖等離子體進(jìn)行診斷，基于朗謬爾雙探針理論研制了一套脈沖等離子體診斷系統(tǒng)。該診斷系統(tǒng)采用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器對探針電流進(jìn)行采樣，對脈沖等離子體參數(shù)的診斷可以達(dá)到20ns的分辨率。結(jié)果表明該系統(tǒng)用

2、于脈沖等離子體的診斷是可行的。
　　 脈沖電源參數(shù)為：頻率1 kHz，占空比15％，電壓分別為600V、700V和800V。放電氣體分別采用空氣、氨氣和氬氣。氣體壓強(qiáng)為108Pa。雙探針的參數(shù)為：S=16.5mm2，d=1.7mm，兩探針?biāo)诘钠矫媾c陰極盤平行，距陰極盤的垂直距離為20mm。診斷結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
　　 1. 當(dāng)采用氨氣或空氣作為放電氣體時(shí)，一個(gè)放電周期內(nèi)先在距脈沖上升沿約2μs處出現(xiàn)一次電子密度跳變。該等離子體

3、的電子密度呈窄脈沖狀，持續(xù)時(shí)間約5μs，半高寬約2μs。在“窄脈沖”一段時(shí)間后電子密度為一低平臺(tái)，可以一直維持到電源脈沖結(jié)束。該等離子體的電子密度波形跟放電電流的波形類似，為“穩(wěn)態(tài)”等離子體?！罢}沖”等離子體電子溫度的波形出現(xiàn)振蕩狀態(tài)，周期都為1.3μs左右。當(dāng)采用氬氣放電的時(shí)候，只出現(xiàn)平臺(tái)部分。
　　 2. “穩(wěn)態(tài)”等離子體相對于電源脈沖前沿的延時(shí)時(shí)間隨氣體、電壓的不同，變化范圍為十幾到一百微秒。在相同的氣體和壓強(qiáng)情況下,當(dāng)