电子温度随放电功率和放电气压的变化关系
使用双探针技术诊断不同放电条件下(放电功率,放电气压)的单频容性耦合氩等离子体,测量了不同实验条件下的电子温度和电子密度。

PLUTO等离子清洗机

我们研究了不同频率激发的容性耦合等离子体中,电子温度随放电功率和放电气压的变化关系。这也是很多用户想知道,在等离子清洗机工作中,气体在解离成等离子体后,
在真空腔内离子的分布和能量究竟何种形态的疑问。
容性耦合氩等离子体中电子温度随射频功率的演变

电子密度随放电功率和放电气压的变化关系

电子密度的变化与电子温度密切相关
当放电功率较低时,电子密度随放电功率增大呈类抛物线增加的上升趋势,随着放电功率的继续增加,其变化趋势由类抛物线上升变为线性增加。这是因为当放电功率较低时,
等离子体密度较低,电子呈非局域化状态,可以进入振荡的等离子体鞘层,同时,电场可以进入等离子体,以上两者结合有效的加热电子,因而电子有足够的能量在与中性气
体分子碰撞时将其分解电离,故电子密度呈类抛物线上升。
结论
一般而言,等离子体的功率吸收主要取决于两个方面的原因:
一是等离子体中的 电子由于欧姆加热引起的功率吸收以及电子在等离子体鞘层和体等离子体边界处引 起的无碰撞加热;
另外一个是等离子体鞘层中的离子在鞘层电场的作用下,加速轰击电极板引起的功率吸收,两者可统称为电子加热和离子加热。
在射频输入功率,放电气压等条件相同的情况下,激发频率较低的容性耦合等离子体中,离子的鞘层加速场 通常高于激发频率较高的情况;相应的,激发频率较高的容性耦合
放电中,离子消耗 的功率要远远的低于激发频率较低的情况。换句话说,激发频率高的容性放电中电子 的功率吸收要远大于低频激发的容性放电。一方面,高频激发产生的等
离子体密度较高,另一方面,高频对等离子中电子的局域程度相对较高。随着驱动频率的上升,更多的射频功率被用于电子加热,电子温度上升, 则电子和气体分子的有效碰
撞增加,电子密度增加。