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高頻放電(Radio-FrequencyDischarge)


高頻放電的頻率一般為10M~100MHz,這一頻率屬于無線電頻譜范圍,因此又稱為射頻(RF)放電,根據(jù)國際通用的規(guī)則射頻放電的頻率為13.56MHz。射頻放電能產(chǎn)生和維持高密度、連續(xù)、均勻的等離子體,高頻放電時(shí),由于頻率很高,帶電粒子在電場周期內(nèi)還未運(yùn)動到極板,電場就發(fā)生了改變,帶電粒子在電場作用下向反方向移動,如此往復(fù)形成振蕩,因?yàn)榱W拥倪\(yùn)動行程很長,增加了與氣體分子碰撞的機(jī)率,電離度比直流輝光放電高出幾個數(shù)量級,而且可以在較低的電壓下維持。射頻放電在較高和較低的氣壓下都能放電,在工業(yè)中有不同應(yīng)用。與直流放電相比,射頻放電有以下優(yōu)勢:

1. 較低的氣壓條件下仍能放電,放電維持能量低,由于帶電粒子在極間做往復(fù)運(yùn)動,大大增加了電離機(jī)率,因此在較低的氣壓條件下仍能夠維持放電,形成穩(wěn)定的等離子體,最低壓強(qiáng)可達(dá)10-1Pa。
2. 射頻放電的粒子運(yùn)動機(jī)制決定了具有較高的電離度。
3.等離子體分布均勻。

射頻放電裝置有很多種結(jié)構(gòu)型式,根據(jù)電極在放電室的位置區(qū)分,可分為外電極和內(nèi)電極;根據(jù)射頻電源的耦合方式區(qū)分,可分為電容耦合和電感耦合,如圖1-1所示。
射頻放電裝置示意圖
圖1-1 射頻放電裝置示意圖 
(a) 電容耦合 ; (b) 電感耦合
 
電容耦合式多采用平板式電極,電極位于放電室內(nèi),在兩極板之間加射頻功率,電場激發(fā)放電,并形成穩(wěn)定的等離子。電容耦合式結(jié)構(gòu)簡單,等離子密度較直流放電高很多,尤其是大規(guī)模生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)裝置,平板式電極放電區(qū)域大、穩(wěn)定性好、效率高,很容易獲得大面積的加工處理能力。

外電極放電通常采用電感耦合式,用纏繞在放電管外部的感應(yīng)線圈代替電極,利用高頻磁場在放電管內(nèi)感應(yīng)的二次電場來產(chǎn)生等離子體,這種方式感應(yīng)耦合線圈安裝在真空室外,內(nèi)部無電極,不存在濺射污染問題,同時(shí)感應(yīng)耦合式產(chǎn)生的等離子體比較均勻,能滿足高純材料的制備和高精度的清洗要求。

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