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博士学位论文
射频SiH<,4>/C<,2>H<,4>/Ar放电产生尘埃等离子体及其诊断研
究
姓名:吴静
申请学位级别:博士
专业:等离子体物理
指导教师:王德真;张鹏云
20090101
摘要本文在射频容性耦合等离子体放电基础上,采用实验观测,探针和光谱诊断等研究方法,对尘埃等离子体进行了多方面的研究。本文工作主要包括以下一些内容:第~章介绍了尘埃等离子体的定义和基本特性,列举了尘埃等离子体研究中的一些特殊现象,介绍了尘埃等离子体的常用实验诊断方法。在最后,给媳疚难芯康谋尘和意义,以及研究内容介绍。第二章内容主要包括实验装置建立和诊断手段详细介绍。在实验中搭建了一个产生微纳米尘埃颗粒的射频尘埃等离子体装簧及实验诊断系统。与其它尘埃等离子体装置相比,本实验装鬣建立在等离子体中化学气体硅烷和乙烯合成尘埃颗粒的基础上,尘埃颗粒产生过程跟实际生产过程比较接近;观察窗和周围圆篱采用透明石英玻璃设计,有利于从放电室上方和侧面对尘埃颗粒进行拍照研究;利用朗谬尔探针和发射光谱仪对尘埃等离子体基本参数和放电产物进行实验诊断,有助于获得尘埃等离子体放电参数以及了解尘埃等离子体特性。第三章内容包括尘埃颗粒成分、结构的检测和尘埃空洞演化特性的研究两方面志形貌、成分、结构进行了检测,发现尘埃颗粒呈聚集状态,单个尘埃颗粒壹径在几百纳米,主要组成为碳、硅和氧元素。尘埃颗粒生成物中有猄男纬桑⒋醒踉等的掺杂。?斩此嫔频功率和气压演化特性进行了研究。发现在本实验条件下,约束环所产生的电场力和离子拖拽力之间的平衡是尘埃空洞形成关键因素,射频功率和气压影响尘埃空洞几何尺寸的演化。第四章中,对尘埃等离子体进行了诊断。利用朗谬尔探针和发射光谱仪,重点对尘埃等离子体参数以及放电产物进行了系统的诊断。主要内容包括:,对尘埃等离子体中电子密度、电子温度等主要参数进行了测量,并在测量基础上,结合尘埃等离子体鞘层模型和轨道限制理论,求解了尘埃颗粒平均带电量和尘埃颗粒密度等参数。发现了尘埃等离子体中的一些物理现象,例如尘埃颗粒的出现导致等离子体中电子密度降低和电子温度升高等现象。,对尘埃等离子体中的放电产物进行了诊断,给出了一些放电产物的光发射强度随实验条佟淦倒β省⑵埂⒘髁的变化情况。利用斜率法计算了氩的激发温度,给出了激发温度随实验条件的变化规律,讨论了激发溢度与电子温度的区别和联系。容。、能量散射谱和湎哐苌淦锥运傻某景?帕5谋砻大连理工大学博士学位论文
第五章采雳尘埃等离子体鞘屡模型,对尘埃颗粒与鞘层相互作雳进行了数值模拟研究,得到了等离子体鞘层势、离子密度和电子密度的分布,尘埃颗粒存在情况下的玻姆判据,尘埃颗粒的带电量和密度之间的关系等。关键词:尘埃空洞;朗谬尔探针诊断;发射光谱诊断;电子密度;电子温度;激发温度射频放电产生尘埃等离子体及其诊断研究
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达壹釜圣』丝独创性说明作者郑重声明:本博士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得大连习工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同,恚对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名:日期:.
作者签名:墨鱼导师签名:塑塑照幺淠日丛签大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定’’,同意大连理王大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阕。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名:大连理工大学硕士研究生学位论文
髀引言尘埃等离子体可以定义为:电子、离子和中性原子组成的等离子体以及“浸谄中的尘埃颗粒组成的体系。尘埃等离子体就是在等离子体中加入了一种新的成分一尘埃十到缱拥缌俊S氤景5壤胱犹逯衅渌缌W酉啾龋景?帕>哂兄柿拷洗蟆⑺带电量较多且带电量可变等特点。性,同时它也会产生各种不稳定性,影响尘埃等离子体中波的传播。带电尘埃颗粒的加入大大改变了原来等离子体的集体特性,这些带电颗粒的产生模式、输运特性,以及由此产生的尘埃晶格和许多新模式的波,例如尘埃声波等,为等离子体物理学提供了广阔的研究领域。尘埃颗粒带电量的研究始于年,当