高气压条件下射频及直流激励的等离子体源特性研究
发布时间：2021-06-16 23:29
在大气压及亚大气压条件下放电的等离子体中,粒子间频繁的碰撞直接影响等离子体的功率吸收机制,也易于诱发各种不稳定性。另一方面,高气压条件下放电的等离子体具有较高的气体温度和活性粒子浓度,在材料的快速沉积、高温处理等工艺中呈现出独特的优势和巨大潜力。高气压条件下等离子体源特性及技术研究一直是低温等离子体研究的重要方向。本论文开展了大气压30kW-ICP等离子体炬、大气压ICP微射流、亚大气压直流辉光放电三种高气压条件下等离子体源特性的研究。另外,进行了低气压射频放电等离子体沉积Si-B-N非金属合金材料的初步探索研究。首先,采用中频的2MHz放电,建设了一套大气压下运行的30kW-ICP等离子体炬。热等离子体炬直径达60 mm;观察到输入功率的改变所导致的等离子体E-H模式转换。根据ICP等离子放电的电磁场模型,讨论了放电频率与趋肤深度的关联,不同趋肤深度下放电区域内磁场、电场强度和电流密度分布;分析了E-H模式转换产生的物理机制。利用150MHz甚高频激发毫米尺度大气压ICP等离子体射流,发现外部二次点火触发引起的不可逆放电跳变。在第一次外部触发点火时,等离子体在线圈区域的石英管内产生,...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．４用于大面积薄膜沉积的电弧等离子体炬：（ａ）等离子体炬结构；（ｂ）等??
图１．７高气压脉冲直流辉光放电ＰＣＶＤ装置［２３］??Ｈａｒｔｍａｎｎ等人也进行了脉冲直流放电与金刚石沉积实验研宄，放电气压为??２６．７?ｋＰａ，阳极直径为２?ｃｍ，电流为４?Ａ左右，实验装置如图１．８所示［２４］。研??究表明脉冲的占空比以及电极的平行配置对放电的稳定性有重要影响。不恰当??的占空比和电极配置会引起等离子体旋转，并导致基底不均匀受热，从而造成??等离子体的收缩。对于低功率或者低甲烷浓度的条件下，可以使用更长的脉冲??宽度维持放电。??Ｃｏｏ％ｎ〇ＷＭ?（▲?０Ｃ?Ｐ？ｗ？Ｓｕｐｐｔｙ??Ｈｊ?Ｃｏｏ＾?ｗＬ??Ｉ?Ｌ?ＱｕａｒｕＳｈｉｖＩＭ??Ｉ?Ｊ?Ｃｏｐｐｓｒ?ＦｗｄｔｈｒｏｕＱｈ??Ｏｐｔｉｏｎ?４ｅＪｎ—??Ｉ?＇ｌ＇?Ｃｏｐｐｅｒ?Ａｎｏｄｅ／??ＳＵＭｎｔｍ??Ｃｏｏｋｔｇ??ＳｉＭｌＲａｎｐｏ?＾?ＷＷ?ＴｈｒＭｔｅ〇ｖＳＩＩｉ??Ｃｏｏｈｎｆｌ?Ｍ＾ｒｗｉｃ?Ｖｒｆｒ??Ｗａｔｓｒ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｂｙ－ＰｍＶａｌｗ?ＲｔｆｔＡｒｙＶａｒ＊??Ｖａｃｕｕｍ?Ｐｕｍｐ??图１．８脉冲直流辉光放电装置［２４］??１０??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]微波法制备单晶金刚石的研究进展[J]. 黄平,汪建华,刘繁,翁俊,王小安. 武汉工程大学学报. 2016(04)
[2]ICP微等离子体射流在快速成形制造中的应用[J]. 张一川,杨宽,李唤,朱晓东. 物理学报. 2016(14)
[3]冷轧变形量对304不锈钢力学性能的影响[J]. 周翠兰,刘红梅,白晋钢,聂志水,周禾丰,乔珺威. 钢铁. 2012(10)
[4]等离子合成与雾化制粉技术及其应用[J]. 曲选辉,盛艳伟,郭志猛,郝俊杰,何新波. 中国材料进展. 2011(07)
[5]射频等离子体制备球形钨粉研究[J]. 古忠涛,叶高英,刘川东,童洪辉. 核聚变与等离子体物理. 2010(02)
[6]温度测量技术发展与应用专题（四） 温度测量技术的应用——流体温度的测量[J]. 杨永军. 计测技术. 2010(01)
[7]射频感应等离子体制备球形钨粉的工艺研究[J]. 古忠涛,叶高英,刘川东,童洪辉. 强激光与粒子束. 2009(07)
[8]介质阻挡放电及其应用[J]. 王新新. 高电压技术. 2009(01)
[9]先驱体转化法制备Si-B-N-C陶瓷纤维及表征[J]. 唐云,王军,李效东,李文华,王浩,王小宙. 高等学校化学学报. 2008(08)
[10]氮等离子体浸没离子注入技术改善轴承钢滚动接触疲劳寿命和机械性能的研究[J]. 刘洪喜,李小棒,李琪军. 真空科学与技术学报. 2007(01)
博士论文
[1]气体循环直流旋转电弧等离子体喷射法生长金刚石大单晶研究[D]. 黑立富.北京科技大学 2015
[2]纳米压入技术中基底和针尖效应的研究[D]. 张天林.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]前驱体转化法制备SiBN（C）陶瓷材料的研究[D]. 刘振全.东华大学 2013
[2]DC jetplasma CVD法制备cBN薄膜设备与工艺研究[D]. 户海峰.南京航空航天大学 2013
[3]不同的退火温度对冷轧304不锈钢组织性能的影响[D]. 李晓旭.东北大学 2012
本文编号：3233990
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．４用于大面积薄膜沉积的电弧等离子体炬：（ａ）等离子体炬结构；（ｂ）等??
图１．７高气压脉冲直流辉光放电ＰＣＶＤ装置［２３］??Ｈａｒｔｍａｎｎ等人也进行了脉冲直流放电与金刚石沉积实验研宄，放电气压为??２６．７?ｋＰａ，阳极直径为２?ｃｍ，电流为４?Ａ左右，实验装置如图１．８所示［２４］。研??究表明脉冲的占空比以及电极的平行配置对放电的稳定性有重要影响。不恰当??的占空比和电极配置会引起等离子体旋转，并导致基底不均匀受热，从而造成??等离子体的收缩。对于低功率或者低甲烷浓度的条件下，可以使用更长的脉冲??宽度维持放电。??Ｃｏｏ％ｎ〇ＷＭ?（▲?０Ｃ?Ｐ？ｗ？Ｓｕｐｐｔｙ??Ｈｊ?Ｃｏｏ＾?ｗＬ??Ｉ?Ｌ?ＱｕａｒｕＳｈｉｖＩＭ??Ｉ?Ｊ?Ｃｏｐｐｓｒ?ＦｗｄｔｈｒｏｕＱｈ??Ｏｐｔｉｏｎ?４ｅＪｎ—??Ｉ?＇ｌ＇?Ｃｏｐｐｅｒ?Ａｎｏｄｅ／??ＳＵＭｎｔｍ??Ｃｏｏｋｔｇ??ＳｉＭｌＲａｎｐｏ?＾?ＷＷ?ＴｈｒＭｔｅ〇ｖＳＩＩｉ??Ｃｏｏｈｎｆｌ?Ｍ＾ｒｗｉｃ?Ｖｒｆｒ??Ｗａｔｓｒ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｂｙ－ＰｍＶａｌｗ?ＲｔｆｔＡｒｙＶａｒ＊??Ｖａｃｕｕｍ?Ｐｕｍｐ??图１．８脉冲直流辉光放电装置［２４］??１０??
???????图１．７高气压脉冲直流辉光放电ＰＣＶＤ装置［２３］??Ｈａｒｔｍａｎｎ等人也进行了脉冲直流放电与金刚石沉积实验研宄，放电气压为??２６．７?ｋＰａ，阳极直径为２?ｃｍ，电流为４?Ａ左右，实验装置如图１．８所示［２４］。研??究表明脉冲的占空比以及电极的平行配置对放电的稳定性有重要影响。不恰当??的占空比和电极配置会引起等离子体旋转，并导致基底不均匀受热，从而造成??等离子体的收缩。对于低功率或者低甲烷浓度的条件下，可以使用更长的脉冲??宽度维持放电。??Ｃｏｏ％ｎ〇ＷＭ?（▲?０Ｃ?Ｐ？ｗ？Ｓｕｐｐｔｙ??Ｈｊ?Ｃｏｏ＾?ｗＬ??Ｉ?Ｌ?ＱｕａｒｕＳｈｉｖＩＭ??Ｉ?Ｊ?Ｃｏｐｐｓｒ?ＦｗｄｔｈｒｏｕＱｈ??Ｏｐｔｉｏｎ?４ｅＪｎ—??Ｉ?＇ｌ＇?Ｃｏｐｐｅｒ?Ａｎｏｄｅ／??ＳＵＭｎｔｍ??Ｃｏｏｋｔｇ??ＳｉＭｌＲａｎｐｏ?＾?ＷＷ?ＴｈｒＭｔｅ〇ｖＳＩＩｉ??Ｃｏｏｈｎｆｌ?Ｍ＾ｒｗｉｃ?Ｖｒｆｒ??Ｗａｔｓｒ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｂｙ－ＰｍＶａｌｗ?ＲｔｆｔＡｒｙＶａｒ＊??Ｖａｃｕｕｍ?Ｐｕｍｐ??图
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波法制备单晶金刚石的研究进展[J]. 黄平,汪建华,刘繁,翁俊,王小安. 武汉工程大学学报. 2016(04)
[2]ICP微等离子体射流在快速成形制造中的应用[J]. 张一川,杨宽,李唤,朱晓东. 物理学报. 2016(14)
[3]冷轧变形量对304不锈钢力学性能的影响[J]. 周翠兰,刘红梅,白晋钢,聂志水,周禾丰,乔珺威. 钢铁. 2012(10)
[4]等离子合成与雾化制粉技术及其应用[J]. 曲选辉,盛艳伟,郭志猛,郝俊杰,何新波. 中国材料进展. 2011(07)
[5]射频等离子体制备球形钨粉研究[J]. 古忠涛,叶高英,刘川东,童洪辉. 核聚变与等离子体物理. 2010(02)
[6]温度测量技术发展与应用专题（四） 温度测量技术的应用——流体温度的测量[J]. 杨永军. 计测技术. 2010(01)
[7]射频感应等离子体制备球形钨粉的工艺研究[J]. 古忠涛,叶高英,刘川东,童洪辉. 强激光与粒子束. 2009(07)
[8]介质阻挡放电及其应用[J]. 王新新. 高电压技术. 2009(01)
[9]先驱体转化法制备Si-B-N-C陶瓷纤维及表征[J]. 唐云,王军,李效东,李文华,王浩,王小宙. 高等学校化学学报. 2008(08)
[10]氮等离子体浸没离子注入技术改善轴承钢滚动接触疲劳寿命和机械性能的研究[J]. 刘洪喜,李小棒,李琪军. 真空科学与技术学报. 2007(01)
博士论文
[1]气体循环直流旋转电弧等离子体喷射法生长金刚石大单晶研究[D]. 黑立富.北京科技大学 2015
[2]纳米压入技术中基底和针尖效应的研究[D]. 张天林.中国科学技术大学 2008
硕士论文
[1]前驱体转化法制备SiBN（C）陶瓷材料的研究[D]. 刘振全.东华大学 2013
[2]DC jetplasma CVD法制备cBN薄膜设备与工艺研究[D]. 户海峰.南京航空航天大学 2013
[3]不同的退火温度对冷轧304不锈钢组织性能的影响[D]. 李晓旭.东北大学 2012
本文编号：3233990
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