射頻大氣壓放電的斑圖特性研究.pdf

1、射頻大氣壓放電具有擊穿電壓低、密度高、空間均勻分布等優(yōu)點，因此可廣泛應(yīng)用于材料表面處理、生物醫(yī)學(xué)、薄膜沉積等方面。同低頻放電相比，連續(xù)波射頻放電中的氣體溫度相對較高，隨著大氣壓射頻反應(yīng)器尺寸、功率的增加以及加入化學(xué)活性氣體，大氣壓連續(xù)波射頻放電中的氣體溫升將更為嚴重，這將限制該放電的應(yīng)用領(lǐng)域。脈沖調(diào)制射頻大氣壓放電通過改變占空比可以有效地控制氣體溫度，但同時也產(chǎn)生了新的放電特性——斑圖以及斑圖-輝光的轉(zhuǎn)化。為了得到無斑圖的均勻脈沖調(diào)制射

2、頻大氣壓輝光放電，尚待研究脈沖調(diào)制射頻大氣壓放電的放電特性。
　　為此，本文展開了以下研究工作:
　　1.真實的等離子體吸收功率與功放凈輸出功率的關(guān)系研究
　　在射頻大氣壓放電中，為了獲得真實的等離子體吸收功率，以便觀察分析斑圖隨等離子體吸收功率的演變，首先研究了等離子體吸收功率與功放凈輸出功率的關(guān)系。結(jié)果表明，在匹配電容不變時兩功率值呈近似線性關(guān)系。
　　2.脈沖調(diào)制射頻大氣壓放電的斑圖特性研究
　　在載

3、波頻率為13.56MHz時，研究了放電參數(shù)對脈沖射頻大氣壓放電的斑圖特征的影響。在低脈沖占空比下，斑圖的數(shù)量、間距以及亮度都隨射頻功率變化而改變，且呈現(xiàn)不可逆的回滯特性，即斑圖特性與達到該放電功率的歷史有關(guān)。在高占空比下，斑圖數(shù)量、亮度不僅繼續(xù)保持低占空比下的回滯特性，而且在相同的低功放凈輸出功率下，純斑圖放電可以轉(zhuǎn)化為類輝光放電且回滯不到斑圖放電。通過改變脈沖周期和占空比得到了輝光、類輝光和斑圖的分區(qū)圖，并研究了這三種放電模式下的正負

4、反饋區(qū)。研究還表明，氬氣流量對斑圖放電也有影響:隨著氣體流量增大，斑圖放電區(qū)遠離進氣口，放電面積減小，由二維放電逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S放電。研究了在氬氣放電中混入氧氣和氦氣的放電斑圖，在同樣的電壓峰峰值下，隨著氧氣流量的增加，擊穿電壓增加，放電面積減小，且放電逐漸遠離進氣口;而隨著氦氣流量的增加，擊穿電壓降低，放電面積增大，且放電逐步接近進氣口。研究了楔形電極的斑圖放電，間距小的地方先擊穿出現(xiàn)第一個斑圖，隨著放電功率增加，在大間距處出現(xiàn)新增斑圖

5、，大間距處的斑圖面積較大且亮度較強。在減小射頻功率時，小間距處的斑圖先消失。
　　3.連續(xù)波射頻大氣壓放電的空間不均勻性研究
　　在連續(xù)波射頻大氣壓氬氣放電中加入不同比例的水汽時，隨著電極電壓的增加，放電出現(xiàn)輝光、輝光-斑圖共存、純斑圖放電的演變。隨著水汽比例的增加，輝光放電區(qū)域變窄，斑圖存在區(qū)域加寬。當(dāng)水汽比例高于臨界值時，放電擊穿即為不均勻的斑圖放電。在不同的水汽含量下，同時研究了放電的間隙電壓-傳導(dǎo)電流之間的關(guān)系，研究