低溫等離子體診斷原理與技術

目錄
前言
第1章等離子體基本概念和性質(zhì)1
1.1等離子體概念1
1.1.1等離子體的定義與產(chǎn)生1
1.1.2等離子體的分類2
1.2等離子體的導電性與準電中性4
1.2.1等離子體的導電性4
1.2.2等離子體的準電中性4
1.3等離子體鞘層5
1.4等離子體的基本參量7
1.4.1等高子體密度與電離度7
1.4.2等離子體溫度與能量分布函教8
1.4.3德拜長度10
1.4.4等離子體頻率11
1.4.5等離子體的時空特征量12
1.5等離子體中帶電粒子的擴散12
1.6低溫等高子體診斷方法概述15
參考文獻16
第2章氣體放電等離子體基礎18
2.1直流放電18
2.1.1直流放電基本過程18
2.1.2帕邢定律20
2.1.3直流輝光放電特性21
2.2射頻放電22
2.2.1射頻放電基本過程22
2.2.2射頻等離子體中的自偏壓24
2.2.3射頻放電的產(chǎn)生方法27
2.3波加熱放電31
2.3.1微波放電31
2.3.2微波電子回旋共振放電31
2.3.3螺旋波放電35
2.4磁控放電40
2.4.1磁控放電基本過程10
2.4.2磁控放電技術41
2.5介質(zhì)阻擋放電47
2.5.1介質(zhì)阻擋放電基本過程47
2.5.2介質(zhì)阻擋放電技術48
參考文獻51
第3章等離子體化學基礎54
3.1化學反應的表征54
3.2等離子體中的化學反應55
3.2.1同相反應55
3.2.2異相反應66
3.3化學反應鏈67
3.4等離子體與表面相互作用68
3.4.1等離子體與固體表面的作用69
3.4.2離子和電子誘導的表面化學反應71
3.4.3能量傳遞72
3.4.4薄膜沉積與性能調(diào)控73
3.4.5刻蝕與等離子體誘導損傷73
參考文獻74
第4章低溫等離子體的探針診斷75
4.1朗繆爾探針診斷的基本方法75
4.1.1朗繆爾探針的結(jié)構與工作電路75
4.1.2朗繆爾探針的電流-電壓特性78
4.1.3從探針I(yè)V特性曲線獲取等離子體參數(shù)79
4.1.4雙探針技術80
4.1.5探針診斷的條件、優(yōu)點與缺點82
4.2朗繆爾探針的基本理論82
4.2.1無碰撞鞘層82
4.2.2平面探針83
4.2.3圓柱形探針84
4.3探針診斷的誤差分析與數(shù)據(jù)處理88
4.3.1探針測量誤差的估算88
4.3.2探針測量誤差的主要來源89
4.3.3探針I(yè)-V特性的二次微分方法91
4.4朗繆爾探針診斷方法的空間和時間分辨率93
4.4.1朗繆爾探針診斷方法的空間分辨率93
4.4.2朗繆爾探針診斷方法的時間分辨率94
4.5非麥克斯韋分布的探針理論95
4.6各向異性等離子體的探針診晰97
4.7磁化等離子體中的朗繆爾探針99
4.7.1磁場的影響99
4.7.2磁化等離子體中的探針理論101
4.7.3磁化等離子體中的探針測量103
4.8射頻與甚高頻等離子體中的朗繆爾探針104
4.8.1射頻等離子體中的探針特性104
4.8.2射頻補償方法104
4.8.3無補償?shù)臏y量條件111
4.8.4射頻補償對電子能量分布函數(shù)測量的影響113
4.8.5甚高頻放電等離子體的探針診斷114
4.9脈沖等離子體的探針診斷117
4.9.1脈沖磁控放電等離子體的探針診斷117
4.9.2脈沖激光等離子體的探針診斷120
4.10化學活性等離子體的探針診斷122
4.10.1化學活性等離子體中的探針污染122
4.10.2發(fā)射探針技術123
4.10.3電容耦合探針技術125
4.10.4懸浮探針技術126
4.10.5三探針技術130
4.10.6射頻阻抗探針和等離子體振蕩探針技術132
4.10.7熱探針技術133
4.10.8探針表面的清洗方法136
4.11電負性等離子體的探針診斷137
4.11.1I-V特性與二階導數(shù)報合法137
4.11.2I-V特性直接分析法139
4.12塵埃等離子體的探針診斷141
4.12.1探針機械屏蔽法142
4.12.2復合探針電壓掃描法143
4.13大氣壓放電等離子體的探針診斷145
4.18.1掃描朗繆爾探針系統(tǒng)146
4.13.2高壓非局域熱平街等離子體柱狀探針離子飽和電流模型147
4.14電磁探針技術151
4.14.1礁探針151
4.14.2射頻電流探針152
參考文獻153
第5章低溫等離子體的光譜診斷156
5.1等離子體光語的產(chǎn)生機理156
5.2發(fā)射光譜159
5.2.1等離子體發(fā)射光諧的諾特性159
5.2.2發(fā)射光譜診斷的實驗裝量163
5.2.3發(fā)射光譜方法的優(yōu)點與缺點167
5.3發(fā)射光譜的光化線強度測定法167
5.4等離子體溫度的光譜測量171
5.4.1惰性示蹤氣體發(fā)射光譜法測量電子溫度171
5.4.2光強比值法測量電子溫度174
5.4.3發(fā)射光譜法測量分子轉(zhuǎn)動溫度、振動溫度177
5.5吸收光譜182
5.5.1吸收光譜原理182
5.5.2吸收光譜實驗裝置183
5.6景光誘導熒光光譜185
5.6.1激光誘導熒光原理186
5.6.2激光誘導熒光光譜的實驗裝置187
5.6.3激光誘導熒光光譜方法的優(yōu)點與缺點189
5.6.4激光誘導熒光技術測量放電等離子體中的原子密度190
5.7光腔衰蕩光譜192
5.7.1光腔衰落光譜原理192
5.7.2光腔衰蕩光譜實驗裝置194
5.7.3光腔衰落光譜實驗數(shù)據(jù)的獲得195
5.8等離子體材料加工的光譜診斷196
5.8.1薄膜生長機制分析198
5.8.2基團的形成診斷與密度測量203
5.8.3薄膜沉積過程監(jiān)測210
5.9等離子體刻蝕的光譜診斷210
5.9.1等離子體刻蝕過程的終點檢測210
5.9.2等離子體刻蝕機理分析213
5.10大氣壓放電等離子體的光譜診時216
5.10.1大氣壓放電等離子體的光譜診斷概述216
5.10.2大氣壓放電等離子體的電子密度測量218
參考文獻221
第6章低溫等離子體的質(zhì)譜診斷229
6.1質(zhì)譜診斷的基本原理229
6.2四極質(zhì)譜儀233
6.2.1四極質(zhì)譜儀的組成與工作原理234
6.2.2四極質(zhì)譜僅的分辨率237
6.2.3四極質(zhì)譜儀的標定238
6.2.4四極質(zhì)譜儀的優(yōu)點與缺點238
6.2.5實用四極質(zhì)譜儀的結(jié)構與性能239
6.3飛行時間質(zhì)譜儀241
6.4磁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜儀243
6.5質(zhì)譜儀與等離子體系統(tǒng)的連接244
6.5.1機械連接245
6.5.2電連接247
6.6質(zhì)譜數(shù)據(jù)的表示方法249
6.6.1質(zhì)譜數(shù)據(jù)的表示249
6.6.2圖形系數(shù)250
6.7中性氣體的質(zhì)譜分析251
6.7.1中性氣體的四極質(zhì)譜分析技術251
6.7.2中性氣體質(zhì)譜的成分識別252
6.7.3中性氣體質(zhì)譜的相對濃度測定253
6.8離子的質(zhì)譜分析254
6.8.1離子的四極質(zhì)譜分析技術255
6.8.2離子密度與離子能量分布的確定255
6.8.3等離子體的離子質(zhì)譜分析257
6.9用質(zhì)譜確定等離子體物理基本數(shù)據(jù)259
6.10低溫等離子體的質(zhì)譜診斷應用260
6.10.1四極質(zhì)譜在放電等離子體中的應用260
6.10.2雙聚焦礁偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜在放電等離子體中的應用272
6.10.8飛行時間質(zhì)譜在放電等高子體中的應用275
參考文獻278
第7章低溫等離子體離子能量的診斷281
7.1拒斥場能量分析技術281
7.1.1基本原理281
7.1.2測試技術282
7.2離子的速度與能量分布283
7.3離子能量分布特性284
7.4拒斥場離子能量分析技術應用286
7.4.1雙頻雙靶磁控濺射的離子能量診斷286
7.4.2Ag薄膜初始生長的高子能量關聯(lián)分析292
7.5能量分鐘的質(zhì)譜分析技術294
參考文獻296
第8章低溫等離子體的波干涉診斷298
8.1微波干涉法298
8.2傳輸線微波干涉法303
8.3激光干涉法308
8.4激光雙色干涉法310
參考文獻312
第9章放電等離子體阻抗分析技術314
9.1放電等離子體阻抗分析的理論基礎314
9.2放電等離子體阻抗分析射頻V-I探針技術316
9.3放電等離子體阻抗分析的應用318
9.3.1在磁控放電鞘層研究中的應用318
9.3.2在射頻、甚高頻放電特性研究中的應用319
9.3.3在等離子體刻蝕中的應用321
9.3.4放電等離子體化學分析324
參考文獻326
附錄328
參考文獻337