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同轴微波放电等离子体源及其应用

王敬宜  李中华  于志战  王云飞  郑阔海  
【摘要】:同轴微波放电可以产生高密度等离子体。本文介绍了我们研制的同轴微波放电等离子体源的结构:微波功率源及微波传输系统、电磁线圈系统、真空系统和同轴放电枪。用金属板和双探针对等离子体进行了诊断,研究了金属板电流与放电输入微波功率、放电气压、磁场强度、金属板所加偏压等的关系。结果证明,产生的等离子体密度在1012 cm-3量级。分析了微波传输用陶瓷窗破裂和放电天线氧化的原因,对放电天线的受热和散热进行了分析计算, 在此基础上改进了放电天线。放电室和天线改进后,放电触发容易,放电稳定,放电天线和陶瓷窗的使用寿命超过2000h,并且放电天线的氧化轻微,真空室污染小。研制的同轴微波放电等离子体源用于同轴源原子氧地面模拟设备,原子氧的通量密度可达3.5×1016O Atoms/cm2.s。并简要介绍了这类源的其它可能应用,例如产生其它种类和能量的高速中性原子,或直接与材料作用,沉积薄膜,氧化材料,用于材料表面改性。

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