论文部分内容阅读
带电的尘埃粒子广泛存在于宇宙空间、实验室的等离子体装置中和材料的等离子体加工等环境中.近年来,特别是在人们认识到尘埃粒子是影响半导体集成电路加工质量的关键问题后,尘埃粒子与等离子体的相互作用备受关注.该文着重以下三个方面的研究:(Ⅰ)低气压无碰撞辉光放电正柱区尘埃等离子体密度径向分布该文采用流体模型和自洽的尘埃充电模型,研究了低气压无碰撞辉光放电正柱区的电子密度、离子密度和尘埃粒子密度的径向分布.计算结果表明:当尘埃粒子的温度较低时,尘埃粒子主要集中在圆柱形放电器的中心很小的区域,尘埃粒子携带的电荷几乎是一个常数,受尘埃粒子空间电荷的影响,离子在该区域的密度最高.在远离中心区域,离子和电子呈现双及扩散特点;当尘埃粒子的温度较高时,尘埃粒子分布的区域和高离子密度区域扩大,尘埃粒子离放电器中心越远,携带的负电荷越多.(Ⅱ)尘埃粒子的充电效应对等离子体源离子注入(PSII)鞘层时空演化的影响采用流体模型及自洽的尘埃粒子充电模型,我们研究了等离子体源离子注入时的尘埃等离子体鞘层的时空演化.因为尘埃粒子的充电时间长于离子响应时间或者负脉冲时间,尘埃粒子的充电过程对鞘层的形成将有很大影响.计算结果表明:尘埃等离子体鞘层要比无尘埃粒子的等离子体鞘层扩展地快;对于小颗粒的尘埃粒子,尘埃粒子的运动十分明显,而尘埃粒子的充电效应几乎可以忽略;对于大颗粒的尘埃粒子,充电效应将变得十分明显,而尘埃粒子在整个负脉冲阶段,几乎保持不变.(Ⅲ)尘埃粒子在极板有高能电子束发射辉光放电鞘层中的充电与悬浮采用自洽的鞘层模型和尘埃粒子充电模型,我们研究了在极板有高能电子束发射辉光放电鞘层中尘埃粒子的充电与悬浮.计算结果表明:在靠近极板的区域发射的电子束及尘埃粒子本身的二次电子发射尘埃粒子的漂浮势影响很大:发射的电子束会降低尘埃粒子的漂浮势,尘埃粒子本身的二次电子发射会提高尘埃粒子的漂浮势.另外还发现:在考虑极板有强电子束发射和尘埃粒子本身的二次电子发射时,同一大小的尘埃粒子能够悬浮在鞘层中两个不同的位置.