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平板型感应耦合等离子体源的线圈配置对功率耦合效率的影响
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O531[理学—等离子体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]苏州大学物理科学与技术学院,薄膜材料江苏省重点实验室,苏州215006
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10305008)资助的课题.
中文摘要:

基于感应耦合等离子体的变压器模型,分析了感应耦合等离子体的功率耦合效率与线圈配置(几何尺寸、电学参量)及等离子体基本参量(等离子体电子密度、电子一中性粒子有效碰撞频率)之间的关系;然后,改变平板型线圈的匝数从而改变了线圈的几何尺寸、电学参量,并且测量出了不同的线圈所对应的功率耦合效率.实验结果表明,线圈的电感量是能否实现放电的决定性因素;而功率耦合效率则与感应线圈的Q值、放电参量(气压、功率)等密切相关,射频输入功率的增加、放电气压的上升都会导致感应耦合等离子体耦合效率的提高,这与感应耦合等离子体的变压器模型预测结果是符合的.然而,变压器模型给出的提高线圈Q值可导致耦合效率增强的预测结果仅适用于同等电感量的线圈条件.本文对于单线圈的感应耦合等离子体源的研究为线圈的优化设计甚至大面积的多线圈感应耦合等离子体源研制提供了理论依据.

英文摘要:

Based on a transformer model for inductively cowpled plasmas (ICPs), the dependence of power coupling efficiency on Q value, plasma electron density and effective electron-atom collision frequency is analyzed. The effect of coil configuration on power coupling efficiency is studied using four types of coils (one-turn, two-turn, three-turn and four-turn planar concentric coils) experimentally. The results indicate that the inductive discharge depends on coil inductance while the coupling efficiency varies with the Q value and discharge conditions such as pressure and input power. The coupling efficiency increases with the increase of pressure and input power, which is in accordance with the transformer model. However, the prediction given in the model that an increase in coil Q value improves power coupling efficiency is only applicable for coils with the same inductance. The study on power coupling efficiency for single multi-turn coil has been applied as an experimental reference for a large-area, high density inductive discharge source using four parallel multi-turn coils.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876