《等離子體表面處理》ppt課件-文庫吧
2024-12-31 07:03 本頁面
【正文】 能充分傳遞就飛離了原子。所以為實現(xiàn)電離，也不能采用過大的電場強度； 2022/2/12 13 ② 運動中的電子與氣體碰撞幾率與氣體的密度或壓力成正比。 設(shè) 為電子連續(xù)兩次碰撞的平均距離，稱平均自由程，顯然碰撞幾率與 成反比。而平均自由程又與氣壓成反比，即 ； 2022/2/12 14 ③ 電子在低壓氣體電場 E中的動能 ，可以下式表示 ： 可見，在場強 E一定的情況下，電子的動能與氣壓成反比。這就是說，如果氣壓 P太小， 電子在單位距離內(nèi)與氣體碰撞的幾率太小，或者說電子所獲得的動能太大，高速飛離氣體分子，因此電離不能充分進行。 2022/2/12 15 如果氣壓 P較大，分子密度較高， 會很小，電子還沒有獲得足夠的能量即和某分子相撞，也達不到電離的目的。 所以在實際應(yīng)用中，適當?shù)卣{(diào)控場強 E和氣體壓力 P兩個參數(shù)對于本工藝是至關(guān)重要的。 ④通常用電子電離系數(shù) α 定量表示電子與氣體碰撞產(chǎn)生電離的程度。 2022/2/12 16 (2) 離子引起的激發(fā)與電離 在電場力的作用下 ， 離子也會發(fā)生定向運動 ， 在運動過程中也會與中性原子或分子發(fā)生碰撞 ， 但是計算表明：由于其質(zhì)量大 ， 加速慢 ， 碰撞時最多只有 1/2的能量傳遞給被撞氣體 ， 不能激發(fā)電子脫離原子 。 只有電場強度足夠大 ． 使離子獲得1OO0eV以上的動能時 ， 才可出現(xiàn)相當于電子轟擊時的電離作用 ， 這在低真空氣體放電中是少有的 。 2022/2/12 17 (3) 正離子轟擊陰極時的二次電子發(fā)射 當正離子以一定的速度到達陰極時，首先要捕獲陰極表面上的電子而成為中性粒子，進而通過轟擊作用，把多余的動能傳遞給金屬的自由電子，使其從表面逸出，稱為陰極二次電子發(fā)射。 用二次電子發(fā)射系數(shù) γ 定量表示平均每個與陰極碰撞的正離子所能濺射出電子數(shù)目的多少。二次電子發(fā)射對離子轟擊滲鍍是一個重要過程。 2022/2/12 18 (4) 帶電粒子在氣體放電中的復(fù)合與中和 在氣體放電過程中 ， 既有上述的碰撞電離過程 ，也有帶電粒子獲得異電荷成為中性粒子的消電離過程 。 消電離的基本方式是復(fù)合和中和 。 復(fù)合是帶電離子相遇而消失電荷 ， 中和是帶電粒子進入電極而消失電荷 。 正離子受陰極的吸引 ， 進入陰極 ， 除產(chǎn)生二次電子發(fā)射外 ， 還可使陰極的金屬原子發(fā)生濺射 ，相當一部分能量被轉(zhuǎn)變成熱能 ， 用于陰極的加熱 。 2022/2/12 19 3. 氣體放電方式及其伏安特性曲線 通過實驗可以測出氣體放電過程中電流和電壓的變化規(guī)律，給出的曲線稱為氣體放電全過程的 伏安特性曲線 . 2022/2/12 20 1）黑暗放電與雪崩放電 (OAB、 BC） 2）起輝 （ C） 當接近 C點時，帶電粒子，特別是正離子的能量更大，這些離子會以較高速度轟擊陰極，從而導(dǎo)致陰極發(fā)射出二次電子，二次電子向陽極運動過程中，又會引起更多的碰撞電離，使電流劇增。當電壓達到 C點時，產(chǎn)生的二次電子足以代替進入陽極的電子，于是放電完全可以依靠本身的基本過程充分地繼續(xù)下去，成為自激放電（不再依靠自然電離即被激放電），在陰極上產(chǎn)生悅目的輝光，C點對應(yīng)的電壓 Vs且即為起輝電壓，或點燃電壓。 2022/2/12 21 點燃電壓 Vs 點燃電壓 Vs與氣體壓力 p和陰陽極間的距離 d的乘積有一定的函數(shù)關(guān)系 ， 可記為： Vs ＝ f（ p d） 如果兩平行極間的距離 d和氣體壓力 p變化，但其積 pd 不變，即其起輝電壓 Vs也不變 。 2022/2/12 22 3）正常輝光放電 氣體放電在起輝之后 ， 電流會突然上升 、 電壓也會迅速降低 ， 此過程稱之為崩潰 ， 相當曲線 CD段 。D對應(yīng)電壓是點燃電壓的最低值 。 崩潰的原因是由于二次電子的大量發(fā)射 ， 引起氣體的大量電離 ， 產(chǎn)生大量的電子和正離子 ， 導(dǎo)致空間電荷重新分布的結(jié)果 。 圖中的 DE曲線段稱為正常輝光放電區(qū) ， 此時陰極表面出現(xiàn)了輝光 ， 且極間電流可在電壓不變的情況
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