等离子体技术系列物理实验
等离子体技术系列物理实验
报告内容: 等离子体概况 等离子体技术的工业应用 等离子体技术应用实验教学平台的构建
报告内容： • 等离子体概况 • 等离子体技术的工业应用 • 等离子体技术应用实验教学平台的构建
等离子体概况 等离子体定义 狭隘定义:由大量正、负带电粒子组成的电 荷准中性体系。 广义定义:包括整体上并不是电中性的大量 带电粒子组成的宏观体系 通常将等离子体划为物质的第四态,从这个 角度来看,等离子体的产生过程如下
一 等离子体概况 • 等离子体定义 狭隘定义：由大量正、负带电粒子组成的电 荷准中性体系。 广义定义：包括整体上并不是电中性的大量 带电粒子组成的宏观体系。 通常将等离子体划为物质的 第四态，从这个 角度来看，等离子体的 产生过程如下：
物质随温度升高的演化过程 Fourth state of matter (电离态) 3000°C 10°C 30℃ 120°C lonization occurs With molecule collisions 冰 水 汽 (1)固态(2)液态(3)气态(4)等离子体态 原子尺度的图象 Many ions and electrons ° ← ao goo
物质随温度升高的演化过程 冰 水 汽 (1) 固态 (2)液态 (3) 气态 －１０℃ ３０℃ １２０℃ Ionization occurs With molecule collisions (4) 等离子体态 Fourth state of matter Many ions and electrons （电离态） ３０００℃ 原子尺度的图象
等离子体的产生方法 从等离子体的产生过程来看,产生等离子体的 般方法就是将一定能量作用到物质上使其分子、 原子发生电离。 根据能量形式的不同,等离子体可以分为:直 流放电等离子体、射频放电等离子体、微波放电等 离子体、激光等离子体等 根据工作气压的不同,等离子体可以分为:低 气压等离子体和常压等离子体
• 等离子体的产生方法 从等离子体的产生过程来看，产生等离子体的 一般方法就是将一定能量作用到物质上使其分子、 原子发生电离。 根据能量形式的不同，等离子体可以分为：直 流放电等离子体、射频放电等离子体、微波放电等 离子体、激光等离子体等。 根据工作气压的不同，等离子体可以分为：低 气压等离子体和常压等离子体
()加热气体到高温 高能粒子间的碰撞导致电离发生 离子 分子 分子 大量的带电粒子形成 笔高子体 电子 加热产生等离子体的效率很低 (2)气体放电 高子 中性分子 大量带电粒子形成等高子体 电子 中性分子 电子
大量的带电粒子形成 等离子体 ＋ - 离子 电子 分子 高能粒子间的碰撞导致电离发生 (1) 加热气体到高温 分子 加热产生等离子体的效率很低 ＋ - ＋ - 电子 - (2) 气体放电 中性分子 离子 电子 中性分子 大量带电粒子形成 等离子体
a)直流放电 直流电源 等离子体 真空泵
(a) 直流放电
(b)射频放电 Pressure: 200 m Torr(20 Pa 基板 Plasma Power:13.56MHz,100-1000W Electron density. 5x1016m-3 T=2-4 eV RF source rF bias 弱电离等离子体 高反应活性
RF bias 基板 RF source Plasma Pressure：200 mTorr (20 Pa) Power：13.56 MHz, 100-1000 W Electron density: 5x10 16 m -3 Te= 2 -4 eV 弱电离等离子体 高反应活性 （b） 射频放电
(c)微波放电 Microwave 2.45 GHz 波导 入0=12c 槽缝天线 表面波 等离子体 石英平板 25 cm 0.3m 表面波等离子体 1 m
(c) 微波放电 0.3 m 1 m 波导 Microwave 槽缝天线 石英平板 2.45 GHz l0=12 cm 25 cm 表面波 等离子体 表面波等离子体
等离子体在宇宙中的存在 Temperature of corona? Hydrogen plasma Is a few million degree c Nuclear fusion Burning Sur 宇宙的999%是等离子
Temperature of corona Is a few million degree C Hydrogen plasma Nuclear fusion 宇宙的99.9% 是等离子体 Burning Sun • 等离子体在宇宙中的存在