容性耦合等离子体的光谱诊断及其仿真模拟

摘要

等离子体电磁辐射谱携带了大量有关等离子体内部的放电信息.利用等离子体光谱诊断的原理和实验技术,可以得到等离子体的一些参数,如电子数密度和电子温度等,且具有适用范围广、灵敏度高、操作相对简单、元干扰、光谱信息丰富、对不同尺寸、均匀或非均匀等离子体都可诊断等优点.本文首先利用射频放电技术,电离密闭腔体内低压、惰性气体,制备等离子体.然后利用发射光谱诊断系统,测量了200～1100nm范围内等离子体的发射光谱强度.分别利用玻尔兹曼斜率法以及沙哈-玻尔兹曼方程,计算了不同放电功率、不同气体压力下等离子体的电子温度和电子数密度,结果表明,当射频放电功率为100～800W,气体压力为30～600Pa时,等离子体电子温度范围约为1.4～1.9eV,电子数密度范围约为10.～1011cm-3.最后将光谱诊断结果与COMSOL数值仿真结果进行对比,结果表明等离子体发射光谱的诊断结果与仿真结果相接近,利用光谱法可初步诊断出等离子体的放电参数,为后续研究等离子体性质提供依据.