同轴ECR微波等离子体系统设计.pdf

大连理工大学
硕士学位论文
同轴ECR微波等离子体系统设计
姓名:张晓辉
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:刘军民
20071201
摘要低温等离子体技术是等离子体应用技术的发展前沿,具有低能耗、高效率、低成本、大面积等优点,广泛应用于新材料研制、军事、装备制造等领域。和辉光放电等低温等瓻且恢窒冉低温等离子体技术,具有优良的综合指标,能够提高微电子、大规模集成电路制造等应用领域中低温等离子体加工水平,目前微波电子回旋共振技术已广泛用于工程中。等离子体反应腔是⒉ǖ壤胱犹逑低车暮诵牟考谙低持芯哂兄凉刂匾5作用,确保微波功率在腔中形成特定的模式分布,并和特定的等离子体形成与目标反应物产生最有效的相互作用,以在目标反应物表面达到所需的改性处理效果。介绍了等离子的基本概念,常规微波等离子体系统的组成、功能;从电磁学角度分珽脑恚缘缱踊匦舱裨谖⒉ǖ离子体系统中的应用进行了说明;讨论了⒉ǖ壤胱犹逑低车淖槌山峁埂⒐ぷ骰制和原理,对常见的⒉ǖ壤胱酉低嘲凑盏壤胱犹寮し⒛J浇辛朔掷唷T诖嘶础上,讨论了⒉ǖ壤胱犹逑低澄榷üぷ魇钡墓舱裉跫氐闼得髁宋⒉ㄔ从胪提出了以开缝同轴为辐射器的同轴⒉ǖ壤胱犹逑低成杓品桨福靡远越鹗细管内壁进行材料改性处理,对系统的可行性进行了详细的分析论证。按照方案要求设计了同轴⒉ǖ壤胱犹逑低常⒏菁际踔副甓愿鞑糠稚璞浮⑵骷辛搜⌒秃参数确定,特别是分析了同轴辐射器的工作状态及几何尺寸。根据设计方案,利用专业软件对同轴辐射器中的电场、能量分布进行了模拟仿真,验证了设计的合理性和可行性。关键词:同轴线;电子回旋共振;微波等离子体离子体技术相比,微波电子回旋共振析了电子回旋共振部磁场之间的相互关系对共振的影响。大连理工大学硕士学位论文
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独创性说明作者签名:袱畦差牢日期:望::作者郑重声明:本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
新虢丝氧材曜侨作者签名:る/大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位沦文版权使用规定”,同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。大连理工大学硕士研究生学位论文
绪论微波等离子体等离子体是宇宙中一种常见的物质,是物质除固、液、气之外的第四种形态。在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体,它占了整个宇宙的%。普通气体温度升高时,气体粒子的热运动加剧,使粒子之问发生强烈碰撞,大量原子或分子中的电子被撞掉。当温度高达百万絣亿℃时,气体原子将全部电离,电离出的自由电子总的负电量与正离子总的正电量相等,这种高度电离的、宏观上呈中性的等离子体和普通气体具有完全不同的性质,普通气体由分子构成,分子之间相互作用力是短程力,碰撞时分子之间的相互作用力才有明显效果,理论上一般用分子运动论描述。而在等离子体中,带电粒子之间的库仑力是长程力,库仑力的作用效果远远超过带电粒子可能发生的局部短程碰撞,等离子体中的带电粒子运动时能引起正电荷或负电荷局部集中、产生电场,电荷定向运动将引起电流、产生磁场。电场和磁场会影响其他带电粒子的运动,并伴随着极强的热辐射和热传导。等离子体的这些特性使它区别于普通气体被称为物质的第四态。就电气特性而言,等离子体指的是一种拥有离子、电子和核心粒子的不带电的离子化物质。等离子体中包括大量的离子和电子,是电的最佳导体,且等离子体会受到外部磁场的影响。当温度比较高时,电子便会从核心粒子中分离出来。等离子体可分为两种:高温和低温等离子体。高温等离子体只有在温度足够高时才能激发产生,太阳和恒星不断地发出高温等离子体。低温等离子体是在常温下发生的等离子体淙坏缱拥奈露群芨,低温等离子体可以被用于氧化、改性等材料表面处理工艺、在有机物和无机物上进行沉淀涂层处理等啊等离子体是一种很好的导电体,利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。二十世纪九十年代以来,随着等离子体物理、材料等学科的发展,低温等离子体技术在材料、能源、信息、环境空间、空间物理、地球物理等工程领域发挥了巨大作用,成为一门新兴的交叉学科。近年来,人们已经掌握了利用电场和磁场来产生和控制等离子体的方法,利用核聚变、核裂变、辉光放电等方法都可以激发产生等