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低温低压氢等离子体光谱诊断

作　者: 邓红艳
导　师: 程新路
学　校: 四川大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: 螺旋波等离子体朗道阻尼电子密度电子温度数据采集
分类号: O536
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 344次
引　用: 3次
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内容摘要

低温低压等离子体作为一种优越的技术,被广泛应用于能源、物质与材料加工、环保与宇宙科学等领域。鉴于了解低温低压氢等离子体状态在材料加工过程中具有的重要意义,本文对其各种特性进行了深入的研究。在对等离子体光谱诊断的原理及其最新进展进行深入调研的基础上,探索了一种性能良好的光谱诊断装置,为等离子体的在线测量奠定了基础。本文选用电离效率较高的螺旋波方式来激发氢等离子体,根据氢的发射光谱的Stark展宽得到电子密度N_e,并利用二谱线法求得电子温度T_e。初步研究了不同功率,压强和流量条件下T_e、N_e以及Balmer线系前三条谱线的峰强的变化,推断出等离子体内部可能发生的几个主要反应。本文的主要工作和结论如下: 1.自行研制了一套等离子体光谱的产生和测量装置。其中硬件系统主要包括:螺旋波天线和辉光聚焦系统的设计;PCL-818HG数据采集卡输出的+5V稳定信号,经过分压电阻和三极管后,作为数控器的外部启动/停止信号,控制步进电机带动光谱仪转动;另外,为了减小光电倍增管的噪声,单独为其提供了稳定的高压直流电源。等离子体辉光经过光谱仪进入光电倍增管后,信号接入PA级弱电流放大器,再采用单端输入方式接于计算机中的PCLD-8115卡,实现计算机自动采集功能。利用QBasic语言编写了控制程序和数据采集软件系统。 2.利用上述研制的装置,测得可见到紫外波段的氢等离子体发射光谱。分析得出:电子温度T_e、电子密度N_e以及三个峰的强度都随射频功率的增加而增加;T_e随氢气流量的增加而下降,而N_e在流量较小时,随流量增加而增加,当

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-13
  1．1 等离子体内部特性的表征  8-9
  1．2 等离子体诊断方法简介  9-10
  1．3 等离子体的应用  10
  1．4 本文的研究意义  10-12
  参考文献  12-13
第二章原子光谱概述  13-20
  2．1 谱线的产生  13
    2．1．1 碰撞与激发  13
    2．1．2 激发态原子的辐射  13
  2．2 谱线的波长和强度  13-15
  2．3 谱线的宽度和轮廓  15-19
  参考文献  19-20
第三章螺旋波等离子体简介  20-29
  3．1 螺旋波等离子体的产生  20-21
  3．2 螺旋波的色散关系  21
  3．3 能量沉积机制  21-26
    3．3．1 朗道阻尼  22-26
    3．3．2 其他解释  26
  3．4 小结  26-27
  参考文献  27-29
第四章实验装置  29-41
  4．1 装置概述  30-39
    4．1．1 数据采集卡  31-37
    4．1．2 准直光路、光谱仪以及光电倍增管  37-38
    4．1．3 采集流程  38-39
  4．2 仪器的维护和干扰分析  39-40
  参考文献  40-41
第五章数据分析和讨论  41-55
  5．1 电子温度计算的二谱线法  41-42
  5．2 电子数密度计算的Stark展宽法  42-44
  5．3 结果与分析  44-51
    5．3．1 Te，Ne/C及峰强随射频功率的变化  45-46
    5．3．2 Te，Ne/C及峰强随氢气流量的变化  46-47
    5．3．3 Te，Ne/C及峰强随充气压强的变化  47-49
    5．3．4 Hα的Gauss拟合  49-50
    5．3．5 关于离子动力学效应  50-51
  5．4 结论  51-52
  参考文献  52-55
第六章全文总结  55-57
攻读硕士学位期间所发表的论文  57-58
致谢  58-60
声明  60

低温低压氢等离子体光谱诊断

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