等离子体源阴极优化方法探讨与设计

发布时间：2019-12-01 12:36

【摘要】：等离子体辅助镀膜是国内外光学镀膜技术的一次重大突破,该项技术不仅具有节能、不造成环境污染的特点,而且在大规模制造各种高品质的光学薄膜上更具有优势。国内外研究表明,等离子体辅助镀制的薄膜结构致密,机械强度高,光学损耗达到传统技术的最好水平,是被广泛应用的新一代的光学薄膜制备技术。目前广泛应用于生产的是德国莱宝的APS源,它使大面积生产的光学薄膜质量得到很大的提高。但该离子源的缺陷也显而易见,LaB6阴极材料贵,且污染大。因此本文就等离子体源的阴极放电结构做了一定的探讨。通过选用不同结构的空心阴极,最终设计出能够满足生产需求且低成本的等离子体源,也为今后进行同类型改进型离子源或相似放电原理离子源的研究和生产提供参考。本文主要包括以下研究内容：首先,为了设计出性能稳定且低成本的等离子体源,选用环形结构的空心阴极和平行平板结构的空心阴极。空心阴极放电和惰性气体Ar碰撞产生等离子体,同时从腔体底部充入反应气体O2,可以补偿热蒸发造成的氧损失,有利于得到理想化学配比的薄膜,正交的电磁场束缚电子做螺旋运动,增大离化率。其次,通过ANSYS有限元模拟软件,对电场系统和磁路系统进行模拟仿真,通过分析从150v-300v间的不同电压,极间距,通气量对模拟结果的影响,进而优化电场系统和磁路系统及极间距,模拟分析结果确定相关参数,完成电磁系统设计并优化放电室结构设计。最后,应用SMION静电透镜模拟软件对等离子体源进行粒子运动轨迹仿真,验证电磁系统设计的合理性,改进初始化设计,最终完成等离子体源的结构设计。
【图文】：

垂直剖面,磁场,方向

使用的射频电源频率为１３．５６邋ＭＨｚ，通过配网z1合到上下极板上，ＹｌＭｌＳｕｎｇ逡逑等人对其的电子运动做了大量的数据模拟，通过验证电子围绕中性回路运动的理论得到了逡逑证实。ＤｌＯ．Ｃｏｎｎｅｌｌ等人为计算出沿纵轴方向的剖面磁场分布做了实验如图１．２所示。逡逑灥Ｉｓ逡逑．．．逡逑－２０邋－１０邋０邋１０邋２０逡逑水平带巧巧巧Ａ’ｍ逡逑图１．２计算出来的垂直剖面方向磁场逡逑１．３课题xO究的思路和方法逡逑由１．３这个流程图可Ｌ：Ａ知，离子源的工作原理和空屯、阴极的放电机理是整个等离子体逡逑源设计的核屯、，这也就要求对空也阴极的研究必须全面－进而才能将现有的ＡＰＳ源进巧逡逑很好合理的改进，然后完成放电室的初始化结构设计。ＡＮＳＹＳ有限元软件Ｐ２－Ｗ在本设计逡逑的作用是巨大的，它对电磁场的模拟和分析能很好地帮助我完成结构设计，不但能清晰地逡逑给出电位图、电场强度值、磁力线分布和磁感应强度值，而且还节省了大量的时间和精力。逡逑之后再用Ｓｉｍｉｏｎ静电透镜模巧软件模抵粒子的运动轨迹，进一步化化和改进电场系统设逡逑计和磁路系统设计。最后，完成冷却系统设计和布气系统设计。逡逑６逡逑

管型,负辉区,阴极结构,阴极

邋２等离子体源的基础知识逦逦浓度是最高的，光福射是最强的。它的电子应用范围很广，非。放电所产生的高能电子会在阴极间不断来回振荡，电子的运旋线形式的，这种运动轨迹有助于碰撞机会大幅增多，阴极分类逡逑屯、阴极结构逡逑示结构布置电极，，两个平板型阴极共用一个公共环形阳极。在离较大的情况下，在阴极和阳极之间加上电压，Ａ－Ｋ１及Ａ两者之间相互影响不大或者没有影响，如图２．２所示。但是，负辉区的发光强度和电流密度就会不断增加，是正常辉光放种现象是空也阴极效应，如图２．２的结构的放电被称为平行
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB306;TB383.2

【参考文献】