等离子体浓度实时诊断技术研究

发布时间：2017-12-13 15:23

  本文关键词：等离子体浓度实时诊断技术研究

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【摘要】：科学技术的快速发展,让人们对等离子体越来越熟悉。由于等离子体具有电子浓度高,电离度高,无电极污染,并且能够工作在很宽的气压范围等优点,近年来,等离子体技术已经在化学气相沉积,等离子体隐身,等离子体表面处理等领域得到了前所未有的发展。在特定的应用领域中,对等离子体的参数要求是不同的,为了能够准确地应用等离子技术,必须准确掌握等离子体电子浓度,离子浓度,能量分布,频率特性等参数特性。等离子体诊断就是在特定的环境中,应用特定的诊断方法测量出目标等离子体的特性参数。目前,全世界用于诊断等离子的方法主要分为非接触式诊断和接触式诊断,其中非接触式诊断适用于高温等离子体诊断,而接触式诊断适用于低温等离子体诊断。本课题中的等离子体源为氙灯装置,由于氙灯点亮后,灯管温度很高,等离子体为两极之间产生的高温电弧,电弧温度可达5000K左右。因此,本课题采用非接触式测量,综合比较各种等离子体诊断方法,最终确定准光腔测量法对等离子体进行诊断。准光腔是一种品质因数极高的测试装置,且具有便于加工,稳定性好,成本低等优点,被广泛应用于微波及毫米波测试领域。本课题旨在设计一套高精度的准光腔等离子体诊断系统,并且应用于8mm和3mm两个频段的等离子体诊断研究。本文首先对等离子体基础进行学习,研究了等离子体的不同参数的物理意义,推导了不同参数之间的关系。其次分析了准光腔腔内的场分布及能量分布与准光腔结构尺寸的关系,按照项目要求研制了8mm和3mm共用的准光学谐振腔,设计了准光腔耦合装置和氙灯移动平台。然后对准光腔等离子体浓度诊断原理进行了研究,建立了纵向部分填充等离子体的诊断物理模型,编写了测试软件。此外,本文对氙灯放电等离子体产生原理进行了研究,并且对氙灯等离子体电子浓度进行了理论估算。最后,搭建了准光腔诊断系统,并且进行了8mm和3mm两个频段的等离子体诊断。实验显示准光腔在这两个频段都能稳定谐振,并且诊断结果与理论值很接近。文章末尾对诊断系统进行误差分析,指出了该准光腔的优缺点,及有待改善的地方。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.323
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本文编号：1285656