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射频等离子体的数值仿真和实验诊断技术

射频等离子体的数值仿真和实验诊断技术

射频等离子体和热处理制备球形WC-Co粉末

第七届粤港澳真空科技创新发展论坛暨2023年广东省真空...

作者：王友年高飞大连理工大学

对于大多数材料表面处理工艺,如材料的刻蚀和薄膜沉积,所使用的等离子体都是由低气压射频放电产生的,放电气压一般在mTorr至Torr的范围,放电频率在13.56 MHz-60 MHz,等离子体密度一般在10-10cm,电子温度在1-10 eV。通常有两种典型的射... 详细信息

对于大多数材料表面处理工艺,如材料的刻蚀和薄膜沉积,所使用的等离子体都是由低气压射频放电产生的,放电气压一般在mTorr至Torr的范围,放电频率在13.56 MHz-60 MHz,等离子体密度一般在10-10cm,电子温度在1-10 eV。通常有两种典型的射频等离子体,即容性耦合等离子体（CCP）和感性耦合等离子体（ICP）。射频等离子体的状态变化受到工艺腔室中电磁场、中性气体的流场和热场、化学反应等多物理场的控制,同时等离子体的参数与外部因素有关,如放电装置的类型、放电腔室的几何结构和腔室的材料、放电功率和频率以及放电气体的组分和气压等。需要把物理建模、数值仿真和实验诊断结合起来,才能全面、深入了解射频等离子体的特性和状态参数的变化范围,为射频等离子体装备的物理设计和材料表面处理工艺的优化提供技术支撑。对于低气压射频等离子体,主要的数值仿真方法有:粒子模拟方法,如PIC/MCC;混合模拟方法,如Fluid/MCC;整体模拟方法,如Global模型。主要实验诊断方法有:探针诊断方法,包括静电探针、微波探针和磁探针等;光谱诊断方法,发射光谱（OES）和时间空间分辨的光谱（ICCD）;基于布拉格光栅的气体测温系统。本报告主要介绍基于物理场建模的射频等离子体工艺腔室仿真程序MAPS的功能以及仿真研究进展。此外,还介绍针对CCP和ICP两种装置的实验诊断进展以及与实验仿真的验证。

关键词：射频等离子体数值仿真实验诊断

来源： cnki会议评论

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粉末冶金技术 2021年第5期39卷 439-444页

作者：肖蒙闫志巧李坚毛新华刘辛昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 广东省科学院材料与加工研究所广州510650

以喷雾造粒WC–30Co粉末为原料,采用射频等离子体和后续热处理制备3D打印用球形WC–Co粉末,研究射频等离子体球化和热处理对粉末特性的影响。结果表明,射频等离子体球化效果显著,喷雾造粒粉末的球化率可达100%。球化后的粉末表面光滑、... 详细信息

以喷雾造粒WC–30Co粉末为原料,采用射频等离子体和后续热处理制备3D打印用球形WC–Co粉末,研究射频等离子体球化和热处理对粉末特性的影响。结果表明,射频等离子体球化效果显著,喷雾造粒粉末的球化率可达100%。球化后的粉末表面光滑、结构致密,存在一定数量表面粗糙的“费列罗”颗粒。射频等离子体处理使粉末的松装密度和流动性显著提高,同时导致WC严重分解和Co蒸发损失,球化粉末中含有大量C、W_(2)C和Co_(3)W_(3)C等有害相,Co质量分数降低至25.80%。后续热处理可很好地对球化粉末进行物相和成分调控。经900℃热处理后,粉末的物相组成重新转变为WC和Co,游离碳含量控制在合理的水平,并且粉末依然保持良好的球形度,具有较好的松装密度和流动性,可以满足3D打印对原材料的要求。

关键词：射频等离子体球化 WC–Co 热处理

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射频等离子体制备球形钨粉研究

核聚变与等离子体物理 2010年第2期30卷 178-182页

作者：古忠涛叶高英刘川东童洪辉核工业西南物理研究院成都610041

采用射频(RF)等离子体对颗粒形状不规则的钨粉球化,研究了加料速率和钨粉分散方式对球化率的影响。通过用电子扫描显微镜(SEM)观测得到的被球化粉末的百分比评估了球化效率。通过对球化处理的钨粉的X射线衍射谱(XRD)的检测,验证了在球... 详细信息

采用射频(RF)等离子体对颗粒形状不规则的钨粉球化,研究了加料速率和钨粉分散方式对球化率的影响。通过用电子扫描显微镜(SEM)观测得到的被球化粉末的百分比评估了球化效率。通过对球化处理的钨粉的X射线衍射谱(XRD)的检测,验证了在球化过程中无氧化发生和其它杂质介入。当钨粉以极短暂时间(约几毫秒)快速穿越等离子体炬时,钨粉颗粒因受热而熔化成液滴,快速冷却后,形成致密的球形固态颗粒。

关键词：射频等离子体球化钨粉

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射频等离子体球化钛粉的工艺研究

粉末冶金技术 2010年第2期28卷 120-124页

作者：古忠涛叶高英刘川东童洪辉西南物理研究院成都610041

采用射频(RF)等离子体球化颗粒形状不规则的钛粉。研究了加料速度和携带气量对球化率的影响。通过电子扫描显微镜对制备出的钛粉进行表征,发现其表面光滑、球形度高。当加料速度大于130 g/min时,钛粉的球化率随着加料速度的增大急剧减小... 详细信息

采用射频(RF)等离子体球化颗粒形状不规则的钛粉。研究了加料速度和携带气量对球化率的影响。通过电子扫描显微镜对制备出的钛粉进行表征,发现其表面光滑、球形度高。当加料速度大于130 g/min时,钛粉的球化率随着加料速度的增大急剧减小;加料速度增至185.75g/m in时,球化率仅为40%。当携带气量为0.20m3/h时,分散效果较佳,其球形度相应也较好,球化率几乎达到100%。随着钛粉球化率提高,其松装密度、振实密度有所增大。

关键词：射频等离子体球化钛粉

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射频等离子体球化处理氢化钕铁硼粉末

粉末冶金材料科学与工程 2016年第3期21卷 475-481页

作者：毛瑞奇郝俊杰郭志猛舒进锋王建军北京科技大学新材料技术研究院北京100083

利用氩气射频等离子体球化处理形状不规则的氢化钕铁硼粉末。采用扫描电子显微镜、能谱仪、X线衍射仪、激光粒度分析仪对射频等离子体处理前后粉末颗粒的形貌、元素分布、物相、粒度分布进行测试和分析。结果表明:不规则形状的氢化钕铁... 详细信息

利用氩气射频等离子体球化处理形状不规则的氢化钕铁硼粉末。采用扫描电子显微镜、能谱仪、X线衍射仪、激光粒度分析仪对射频等离子体处理前后粉末颗粒的形貌、元素分布、物相、粒度分布进行测试和分析。结果表明:不规则形状的氢化钕铁硼粉末的脱氢分解和球化过程可在等离子体中一步完成,得到球形度高、分散性好、球化率接近100%的球形粉末。球形粉末较氢化钕铁硼原料粉末,粒度分布明显变窄,平均粒度稍有减小。球形粉末的相组成主要为Nd_2Fe_(17)(B)和α-Fe。元素分布测试表明,经射频等离子体处理获得的球形粉末有轻微的元素偏析。随载气流量增加,粉末的球化率降低。结合FLUENT数值模拟分析得出载气流量的变化对等离子体炬的温度场有很大影响。

关键词：射频等离子体氢化钕铁硼球化数值模拟

柱面天线射频感性耦合等离子体放电模式特性的实验研究

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物理学报 2008年第7期57卷 4304-4315页

作者：丁振峰袁国玉高巍孙景超大连理工大学三束材料改性国家重点实验室大连116023

利用Z-scan、电流、电压探头,通过测量等离子体吸收功率、天线电流、电压、等离子体直流悬浮电位等多种参数,研究了匹配网络、天线耦合强度、导电地面积、气压等多种因素对E,H放电模式特性及模式转化行为的影响.基于Γ型阻抗匹配网络中... 详细信息

利用Z-scan、电流、电压探头,通过测量等离子体吸收功率、天线电流、电压、等离子体直流悬浮电位等多种参数,研究了匹配网络、天线耦合强度、导电地面积、气压等多种因素对E,H放电模式特性及模式转化行为的影响.基于Γ型阻抗匹配网络中串联电容对射频电源输出功率的影响,提出了E—H放电模式转化的正负反馈区概念.研究发现:在相同的其他放电条件下,处于正反馈区时等离子体放电易于产生跳变型模式转化,而且模式跳变的临界天线电流、回滞宽度、跳变临界功率、跳变功率差等参数均随阻抗匹配网络参数产生明显变化;在负反馈区内,模式转化过程趋于连续.由于阻抗匹配网络的影响,E—H模式的跳变电流并不是总大于H—E模式的跳变电流.在不同导电地面积、阻抗匹配网络、气压下,模式转化过程中等离子体直流悬浮电位的变化呈现多样性.

关键词：射频等离子体感性耦合容性耦合模式转化

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射频等离子体制备球形钽粉及其性能表征

粉末冶金技术 2020年第2期38卷 138-142,158页

作者：杨坤汤慧萍王建刘楠杨广宇贾亮贾文鹏支浩西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室西安710016

采用射频等离子体对不规则状冶金级钽粉进行了球化处理,研究了粉末供给速率对球化率的影响。结果表明,当粉末供给速率为10g·min^-1时,钽粉的球化率可到90%以上;球化后的钽粉球形度良好、表面光洁,内部无空心缺陷,流动性为13.84 [s·(50... 详细信息

采用射频等离子体对不规则状冶金级钽粉进行了球化处理,研究了粉末供给速率对球化率的影响。结果表明,当粉末供给速率为10g·min^-1时,钽粉的球化率可到90%以上;球化后的钽粉球形度良好、表面光洁,内部无空心缺陷,流动性为13.84 [s·(50 g)^-1],松装密度从5.87 g/cm^3增加到9.35 g/cm^3,达到了增材制造技术的要求;球化后的粉末杂质元素含量和物相组成没有发生变化。

关键词：增材制造钽粉射频等离子体球化

射频等离子体诱导合成MoO_2-Mo_2N复合催化剂及其在合成气制低碳醇中的应用

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陕西师范大学学报（自然科学版） 2019年第1期47卷 60-67页

作者：王亚文侯亮屈皓李建立苏海全谷晓俊内蒙古大学化学化工学院内蒙古自治区稀土材料化学与物理重点实验室内蒙古呼和浩特010021 内蒙古大学化学化工学院内蒙古自治区煤炭化学重点实验室内蒙古呼和浩特010021

通过射频等离子体改性体相Mo_2N制备了MoO_2-Mo_2N复合催化剂,并考察了其在合成气制低碳醇反应中的催化性能。利用XRD、TEM、XPS、CO-TPD对改性前后的催化剂进行了表征,结果发现在等离子体处理过程中,体相Mo_2N可与表面氧原子发生结构重... 详细信息

通过射频等离子体改性体相Mo_2N制备了MoO_2-Mo_2N复合催化剂,并考察了其在合成气制低碳醇反应中的催化性能。利用XRD、TEM、XPS、CO-TPD对改性前后的催化剂进行了表征,结果发现在等离子体处理过程中,体相Mo_2N可与表面氧原子发生结构重组,产生了更多的活性位点,且生成的MoO_2与Mo_2N间存在一定的相互作用。所制得的MoO_2-Mo_2N复合催化剂的催化性能较体相Mo_2N有所提升,在350℃反应温度下,CO转化率达到32.7%,醇选择性达到34.03%,醇类时空产率达到79.5mg/(g·h)。

关键词：射频等离子体氮化钼氧化钼合成气低碳醇

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射频负偏压等离子体鞘层流体动力学模拟

东北大学学报（自然科学版） 2008年第6期29卷 881-884页

作者：吕少波蔺增巴德纯李麟涉东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004 延世大学物理及应用物理系原子级表面科学中心韩国首尔120-752

采用流体动力学方法建立了一种自洽的无碰撞射频直流偏压等离子体鞘层动力学模型.模型中考虑了极板直流负偏压对离子运动的影响,模拟了在不同偏压条件下射频等离子体鞘层内各参量的时空演化特性.在该模型中,认为鞘层厚度是与时间有关的... 详细信息

采用流体动力学方法建立了一种自洽的无碰撞射频直流偏压等离子体鞘层动力学模型.模型中考虑了极板直流负偏压对离子运动的影响,模拟了在不同偏压条件下射频等离子体鞘层内各参量的时空演化特性.在该模型中,认为鞘层厚度是与时间有关的函数,并采用等效电路模型建立了鞘层瞬时厚度与鞘层电位降的关系.模拟结果表明,极板上电势呈非正弦周期性变化;鞘层厚度变化与极板电势变化周期相同,趋势相反,且略滞后于射频周期.

关键词：射频等离子体直流负偏压无碰撞鞘层流体动力学模型