微波谐振腔低气压放电等离子体反应动力学过程

摘要

低气压放电是制约航天器微波部件向大功率、小型化方向发展的重要问题.针对航天器微波部件低气压放电机理尚不明确的关键问题,本文搭建了低气压射频放电等离子体发射光谱诊断平台,对微波腔体谐振器低气压射频放电的等离子体反应动力学过程,及放电对于微波部件的破坏效应进行研究.获取不同气体压强条件下谐振器内放电等离子体的发射光谱,发现等离子体内羟基OH(A-X)、激发态氮分子N(C-B)及氧原子O(3p~5P→3s~5S~0)的密度随气压升高呈现先上升后下降的变化趋势.对这一现象所蕴含的等离子体反应动力学机理进行了分析,发现气体压强可通过改变粒子生成与消耗路径及等离子体平均电子温度的方式对等离子体中各粒子的浓度大小产生影响.研究了等离子体发射光谱随输入功率的变化规律,发现了不同气压条件下粒子浓度随输入功率的增大呈线性增长的趋势.本研究为探明低气压射频放电机理及航天器微波部件的可靠性设计提供了参考依据.