空心陰極放電特性的研究.pdf

1、空心陰極放電是一種既不同于正常輝光放電又不同于反常輝光放電的特殊放電形式,它以其特殊的陰極結(jié)構而得名。由于其特有的各項性質(zhì),使其在薄膜制備、電光源、顯示器件等各個領域中有著廣泛的應用。
　　本文通過流體模擬和探針診斷等方法分別從理論上和實驗的角度上對空心陰極的放電特性進行了研究。數(shù)值模擬方法作為一種研究等離子體這種復雜系統(tǒng)的有效手段,正日益受到研究者的關注。本文采用二維流體模型對空心陰極放電進行了數(shù)值模擬,得到放電穩(wěn)定狀態(tài)下的電勢

2、分布、電子和離子的密度分布以及電子平均能量分布。利用模擬結(jié)果,研究了在氣壓為0.25~1Torr,電壓為150~300V,陰極孔徑在0.3~0.75cm的范圍內(nèi)氬氣空心陰極放電的特點。結(jié)果表明,放電中存在空心陰極效應;放電中的等離子體區(qū)域主要分布在管型空心陰極的兩端;電子平均能量沿管的徑向增強,在負輝區(qū)電子能量為10eV左右,靠近陰極處則可能達到三十個電子伏;且改變放電電壓、氣壓、陰極孔徑等放電條件對各等離子體參數(shù)有較大影響。利用了探針

3、診斷和發(fā)射光譜的方法,對實驗中的空心陰極放電分別做了定量和定性的分析。通過單探針法這種最經(jīng)典而又最簡單的方法,對空心陰極的中心區(qū)域進行了探測。利用所采集的探針電流和電壓數(shù)據(jù),分別在熱平衡狀態(tài)和非熱平衡狀態(tài)模型下進行推斷,得到了空心陰極放電等離子體中電子能量的分布函數(shù)以及電子溫度和電子密度的數(shù)值,并且探討了它們隨放電電壓和氣壓的變化關系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種假設所得結(jié)果雖然在數(shù)值上有所差異,但是它們的變化趨勢卻是相似的;且經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)電子密度的大小

4、隨電源電壓和氣壓的增大而增大,而電子溫度卻并非隨電源電壓的增大而呈單調(diào)性變化。發(fā)射光譜診斷法作為一種原位、實時、在線、對體系無擾動和時空分辨性能良好的診斷方法,不僅可以分析出特定氣體空心陰極放電等離子體中的粒子種類,亦可定性的得到等離子體中電子溫度的大小。通過比較不同放電電壓和氣壓條件下特定譜線強度的變化規(guī)律,亦可以得到等離子體中相應粒子的反應狀態(tài)。
　　本文通過發(fā)射光譜診斷法對氮氣空心陰極放電狀態(tài)進行了研究,發(fā)現(xiàn)氮氣空心陰極放電