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微波共振探针优化

东华大学学报（自然科学版） 2018年第1期44卷 141-146页

作者：赵宝媛朱芸桢黎良玉刘雅丽徐金洲东华大学理学院上海201620

为提高微波共振探针测量气体放电等离子体参数的灵敏度,采用COMSOL软件仿真并比较近场场强与辐射的方法,优化了共振探针的几何结构以及探针与耦合线圈的最佳耦合位置。通过仿真模拟可知:具有臂长长和臂间距小的探针的品质因子相对较大;... 详细信息

为提高微波共振探针测量气体放电等离子体参数的灵敏度,采用COMSOL软件仿真并比较近场场强与辐射的方法,优化了共振探针的几何结构以及探针与耦合线圈的最佳耦合位置。通过仿真模拟可知:具有臂长长和臂间距小的探针的品质因子相对较大;当耦合线圈与探针的摆放位置越近时,耦合效率高,但耦合线圈和探针的辐射也随之增强。提出屏蔽耦合线圈辐射的方法来获得更大的品质因子,仿真模拟和试验测量均表明上述方法具有可行性。

关键词：微波共振探针品质因子近电场场强辐射辐射屏蔽

微波共振探针诊断大气压等离子体射流的方法研究

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微波共振探针诊断大气压等离子体射流的方法研究

作者：汪金凤东华大学

学位级别：硕士

大气压等离子体射流在材料、生物、医学等方面都有广泛的应用,但对其相关参数的测量方法却很少。本文的重点是研究使用微波共振探针诊断常压等离子体射流的方法,此方法是基于传输线理论,利用反射共振谱中得到的相关的数值计算出等离子... 详细信息

大气压等离子体射流在材料、生物、医学等方面都有广泛的应用,但对其相关参数的测量方法却很少。本文的重点是研究使用微波共振探针诊断常压等离子体射流的方法,此方法是基于传输线理论,利用反射共振谱中得到的相关的数值计算出等离子体的电子密度。首先对实验中要用到的探针进行优化与改进,选择最佳的探针结构。对于同轴微波共振探针,我们采取了两种方案,方案一是将探针内导体由直圆柱体做成螺旋的形状,通过改变内导体的长度,尽量减小探针的长度,从而使喷入探针内部的等离子体更均匀,使测量结果更准确。方案二是在同轴探针底部增加了一个磁介质圆环,从仿真结果可以看出,增加介质圆环后,探针的Q值明显增加,并且在介质环的磁导率为10,相对介电常数为10,电导率为10000s/m时,探针的Q值最大。之后探讨了hairpin探针的几何尺寸、耦合线圈的匝数及探针与耦合线圈放置的位置关系对其品质因子Q的影响。其次探讨了放电器金属对探针共振的干扰问题。当探针置于放电器金属下面时,探针的Q值会明显减小,分析了造成此种现象的原因,并且通过将理论与实际相结合,找到了解决方案,使Q值有了很大幅度的增加。最后研究了探针反射共振谱与等离子体射流电子密度的关系及电子密度的计算。从实验结果中可以看出,共振谱的半高宽与电子密度成正比,即电子密度越大,半高宽越宽。之后根据基于传输线理论的电子密度计算公式,代入从共振谱中得到的相关参数及应用光谱法计算出的电子温度,计算出了当射频功率为60W及100W时的电子密度,并且进行了合理性分析。

关键词：大气压等离子体射流诊断微波共振探针优化

等离子体鞘层及粒子碰撞对微波共振探针诊断的影响

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核聚变与等离子体物理 2010年第1期30卷 86-89页

作者：黄勇时家明袁忠才徐记伟电子工程学院安徽省红外与低温等离子体重点实验室合肥230037

针对气压大于133Pa的气体放电时等离子体鞘层及粒子碰撞对微波共振探针密度测量的影响变大的问题,对微波共振探针模型进行了改进,推导了鞘层修正因子和碰撞修正因子,探讨了微波共振探针尺寸对测量等离子体密度的影响。结果表明,针丝半... 详细信息

针对气压大于133Pa的气体放电时等离子体鞘层及粒子碰撞对微波共振探针密度测量的影响变大的问题,对微波共振探针模型进行了改进,推导了鞘层修正因子和碰撞修正因子,探讨了微波共振探针尺寸对测量等离子体密度的影响。结果表明,针丝半径选择0.2mm,并且选用较大宽度的探针有利于减小测量误差。

关键词：微波共振探针等离子体密度鞘层碰撞频率修正因子

悬浮型微波共振探针在电负性容性耦合等离子体中电子密度的测量

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物理学报 2012年第7期61卷 293-300页

作者：邹帅唐中华吉亮亮苏晓东辛煜苏州大学物理科学与技术学院江苏省薄膜材料重点实验室苏州215006

本文首先利用悬浮型微波共振探针测量了Ar等离子体的电子密度,并与朗缪尔双探针的测量结果进行了比较,表明了微波共振探针在低密度等离子体测量的可行性.对40.68 MHz单射频容性耦合Ar/SF_6和SF_6/O_2等离子体的测量结果表明:电负性气体S... 详细信息

本文首先利用悬浮型微波共振探针测量了Ar等离子体的电子密度,并与朗缪尔双探针的测量结果进行了比较,表明了微波共振探针在低密度等离子体测量的可行性.对40.68 MHz单射频容性耦合Ar/SF_6和SF_6/O_2等离子体的测量结果表明:电负性气体SF_6掺入Ar等离子体显著降低了等离子体电子密度,但随着增加SF_6的流量,电子密度表现为缓慢下降;而O_2掺入SF_6等离子体中,电子密度则随着O_2流量的增加表现为持续的下降.另外,40.68 MHz/13.56 MHz双频激发的SF_6/O_2容性耦合离子体的电子密度并不随低频功率的变化而变化.本文对上述的实验现象进行了初步的解释.

关键词：电负性等离子体微波共振探针电子密度

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高气压等离子体微波共振探针的优化研究

高气压等离子体微波共振探针的优化研究

作者：赵宝媛东华大学

学位级别：硕士

本文主要通过模拟与实验两种方法将微波共振探针的品质因子Q有效的提升。模拟中,对品质因子Q的主要从储能与损耗的能量两个方面进行分析,对其中U型探针与耦合线圈的几何结构进行优化,改变U型探针与耦合线圈的位置,增加二者之间的耦合。... 详细信息

本文主要通过模拟与实验两种方法将微波共振探针的品质因子Q有效的提升。模拟中,对品质因子Q的主要从储能与损耗的能量两个方面进行分析,对其中U型探针与耦合线圈的几何结构进行优化,改变U型探针与耦合线圈的位置,增加二者之间的耦合。最后使用优化后的U型探针与耦合线圈对高气压等离子体射流进行诊断。首先,对微波共振探针的几何结构进行优化。改变探针的臂长,臂间距,以及制作探针的金属线直径,计算具有不同几何结构的探针的品质因子;改变耦合线圈的匝数、半径和制作耦合线圈的金属线直径,计算不同几何结构的耦合线圈的品质因子。确定品质因子Q最大的U型探针与耦合线圈的几何结构,并采取该结构进行后续的诊断。然后,改变U型探针与耦合线圈的摆放位置,横向与纵向相对位置。通过改变二者的相对位置,应用品质因子Q分析不同位置处的耦合情况的好坏,确定品质因子Q最大时,二者的最佳横向与纵向相对位置。在研究U型探针与耦合线圈的最佳相对位置时,本文提出了添加屏蔽的方法来降低U型探针的辐射并增强近电场场强,通过模拟与实验相互验证,证明了添加屏蔽方法的正确性与可行性。应用优化后的U型探针对高气压等离子体射流进行诊断。从诊断结果中可以看出,放电功率或气体流量越大时,测量的反射共振频谱的半高宽越大,说明射流区域产生的电子数越多,探针周围的能量消耗越多,品质因子Q越小。应用电子数密度计算公式,计算30W、40W、50W与60W时,射流区域的电子数密度。

关键词：微波共振探针耦合线圈品质因子Q 高气压

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微波共振探针优化探究

微波共振探针优化探究

放电参量对电负性容性耦合等离子体电子密度的影响

第十八届全国等离子体科学技术会议

作者：赵宝媛朱芸珍徐金洲东华大学理学院应用物理系

为了提高微波共振探针测量气体放电等离子体参数的灵敏度,本文优化了感应耦合的微波共振探针的几何结构;通过计算近场电场场强与辐射的方法,确定探针与耦合线圈的最佳耦合位置。通过仿真模拟可知,具有臂长长,臂间距小的探针的品质因子... 详细信息

为了提高微波共振探针测量气体放电等离子体参数的灵敏度,本文优化了感应耦合的微波共振探针的几何结构;通过计算近场电场场强与辐射的方法,确定探针与耦合线圈的最佳耦合位置。通过仿真模拟可知,具有臂长长,臂间距小的探针的品质因子相对较大。此外,当耦合线圈与探针的摆放位置越近时,虽然耦合效率高,但耦合线圈和探针的辐射也随之增强。因此提出了屏蔽耦合线圈辐射的方法,来获得更高的品质因子,实验测量表明该方法的可行性。

关键词：微波共振探针品质因子辐射辐射屏蔽

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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真空科学与技术学报 2014年第1期34卷 84-90页

作者：唐中华洪布双徐东升辛煜苏州大学物理科学与技术学院江苏省薄膜材料重点实验室苏州215006

利用微波共振探针对40.68 MHz单射频容性耦合SF6、Cl2、O2/Ar电负性等离子体电子密度进行了诊断测量。首先,将微波共振探针在Ar等离子体中的测量结果与朗缪尔探针结果进行对比,确定微波共振探针精确测量的实用范围;其次,运用微波共振探... 详细信息

利用微波共振探针对40.68 MHz单射频容性耦合SF6、Cl2、O2/Ar电负性等离子体电子密度进行了诊断测量。首先,将微波共振探针在Ar等离子体中的测量结果与朗缪尔探针结果进行对比,确定微波共振探针精确测量的实用范围;其次,运用微波共振探针的测量方法详细研究了放电参量对电负性容性耦合等离子体电子密度的影响。结果发现,电负性气体如SF6、Cl2、O2掺入到Ar等离子体中,均大幅度降低了等离子体的电子密度,强电负性气体的掺入对电子密度的下降尤为明显,随着电负性气体的不断掺入,电子密度趋于稳定值。文中也解释了射频放电功率和放电气压对电子密度造成的影响。

关键词：等离子体电负性气体微波共振探针电子密度

氟基容性耦合等离子体诊断以及在多晶硅太阳能电池制绒中的应用研究

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氟基容性耦合等离子体诊断以及在多晶硅太阳能电池制绒中的应用研...

作者：邹帅苏州大学

学位级别：硕士

强电负性的氟基等离子体是有望替代多晶硅电池片表面湿法制绒的干法制绒技术，然而氟基等离子体电学特性以及多晶硅干法制绒的内在机制仍不清楚。本文主要研究了氟基容性耦合等离子体电学特性以及其在多晶硅太阳能电池制绒中的应用。 ... 详细信息

强电负性的氟基等离子体是有望替代多晶硅电池片表面湿法制绒的干法制绒技术，然而氟基等离子体电学特性以及多晶硅干法制绒的内在机制仍不清楚。本文主要研究了氟基容性耦合等离子体电学特性以及其在多晶硅太阳能电池制绒中的应用。首先，利用悬浮型的微波共振探针对氟基射频容性耦合等离子体电子密度进行了测量。对40.68MHz单射频容性耦合Ar/SF和SF/O等离子体的测量结果表明：电负性气体SF6通入40.68MHz单射频容性耦合Ar等离子体显著降低了等离子体电子密度，随着SF6流量的增加，电子密度呈缓慢下降的趋势;SF/O混合气体放电中，电子密度随入射功率的增加而上升，而放电气压的上升导致了电子密度的下降，电子密度随O流量的增加呈下降的趋势。40.68MHz/13.56MHz双频容性耦合激发的SF/O等离子体的电子密度测量结果表明，增加施加在下电极板的低频功率没有导致电子密度的上升。然后，利用发射光谱技术对40.68MHz/13.56MHz双频容性耦合激发的SF/O等离子体中F和O基团的光谱强度进行测量。结果表明：随O流量增大，O相对浓度单调增加，而F相对浓度呈现先增大后趋于平缓的变化趋势，[F]/[O]明显减小;随放电气压升高，F相对浓度显著增加，而O相对浓度呈先增大后减小的变化趋势，[F]/[O]显著增大;随高频输入功率增大，F、O相对浓度均呈现先增大后减小的变化趋势，而[F]/[O]随功率增大先增大，功率大到250W后保持不变;另外，负偏压对F、O相对浓度以及[F]/[O]的影响并不明显。最后，利用40.68MHz/13.56MHz双频容性耦合激发的SF/O等离子体对多晶硅太阳能电池表面进行织构化。研究了不同放电参量(气体流量比、气压，功率)对多晶硅制绒效果的影响。实验结果表明，适合等离子体制绒的工艺参数窗口很窄：ne>6.3×109cm，且0.3<[F]/[O]<0.8。超出这个范围时，就很难制得具有微结构的绒面。实验中，当电子密度ne=6.9×109cm，[F]/[O]=0.5时制得的绒面反射率最低，约为7.3%。另外，O含量较大，刻蚀时间较长以及负偏压较高会降低多晶硅片的少子寿命。尝试给出一个模型来解释多晶硅表面等离子体干法制绒的机制。

关键词：等离子体干法制绒微波共振探针多晶硅太阳能电池反射率少子寿命

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电负性容性耦合等离子体诊断及材料表面处理

电负性容性耦合等离子体诊断及材料表面处理

作者：唐中华苏州大学

学位级别：硕士

氟基、氯基等电负性等离子体广泛运用于刻蚀加工领域，但是电负性等离子体电子密度的测量用传统方法比较繁杂。本文主要研究了利用微波共振探针对电负性容性耦合等离子体电子密度的诊断，并研究了容性耦合等离子体在材料表面处理中的应... 详细信息

氟基、氯基等电负性等离子体广泛运用于刻蚀加工领域，但是电负性等离子体电子密度的测量用传统方法比较繁杂。本文主要研究了利用微波共振探针对电负性容性耦合等离子体电子密度的诊断，并研究了容性耦合等离子体在材料表面处理中的应用。首先，将微波共振探针在Ar等离子体中的测量结果与朗缪尔探针结果进行对比，确定微波共振探针精确测量的实用范围;利用微波共振对电负性容性耦合等离子体进行测量诊断。在SF、Cl、O与Ar的混合气体放电的电负性等离子体中，当强电负性气体(SF、Cl)加入Ar等离子体时电子密度急剧下降，随着强电负性气体流量增加电子密度缓慢下降，弱电负性气体(O)加入Ar等离子体后，随着O流量增加电子密度几乎呈线性下降;随着入射功率的增加，电负性等离子体的电子密度不断增加;随着气压的增加，电负性等离子体的电子密度缓慢下降。在双频容性耦合NF3等离子体中，上下电极的高频和低频射频功率变化对电子密度和光谱强度都有影响，但是起主要作用的是上电极高频功率，下电极低频输入功率和射频源频率的影响不是很大;随着气压的增大等离子体电子密度不断减小，而其各谱线强度不断增加;向NF3等离子体中通入O，随着O流量的增加电子密度呈下降趋势。其次，利用双频容性耦合等离子体对锂电池片剖面进行处理，去除电池片在切割过程中形成的毛刺和粉尘;对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料表面进行处理改变其表面浸润性。结果表明：利用40.68/13.56MHz双频容性耦合激发的SF/Ar等离子体处理锂电池片剖面后，剖面上大部分的毛刺以及粉尘都能被处理掉，但是还有一些毛刺残余;利用40.68MHz或者13.56MHz单频容性耦合激发O等离子体处理PET材料表面，都能使其表现出良好的亲水性，将O等离子体处理后具有亲水性PET材料分别使用CF等离子体氟化和使用全氟癸基三氯硅烷(CHClFSi)药品进行全氟化，原亲水性材料都能转变成疏水性，通过静态水滴接触角测量克制疏水性的接触角最大值达到为140°。

关键词：微波共振探针电负性等离子体锂电池表面处理