感應(yīng)耦合等離子體(ICP)光源放電模擬的研究.pdf

1、感應(yīng)耦合等離子體光源近些年來由于高光效、長壽命等特點而備受關(guān)注。本文主要研究了磁芯內(nèi)置式、磁芯外置式以及線圈繞制式三種主要的感應(yīng)耦合等離子體光源。通過建立模型，在實驗驗證的前提下深入了解等離子體參數(shù)在放電腔中的分布，分析放電物理過程，研究不同條件對發(fā)光效率的影響，比較三種光源的特性。
　　論文首先建立了磁芯內(nèi)置式小功率Ar-Hg感應(yīng)耦合等離子體光源的一維自洽模型，并用發(fā)射光譜法對模型進(jìn)行了驗證。該模型包含了電磁場輪廓和等離子體碰撞

2、輻射模型，并考慮了汞原子的高激發(fā)態(tài)能級。利用模型，分析了不同緩沖氣壓和不同頻率對共振態(tài)汞原子濃度的影響。當(dāng)緩沖氣體壓強(qiáng)升高時，電子濃度和電子溫度隨之減小。模擬結(jié)果表明，為了獲得更高的發(fā)光效率，最佳氬氣壓在0.2Torr-0.4Torr之間。
　　針對磁芯外置式感應(yīng)耦合等離子體光源電場非軸對稱的分布特性，論文建立了直角坐標(biāo)系下二維模型。該模型考慮了氣體溫度的分布，在實驗測量電場輪廓的基礎(chǔ)上，模擬高激發(fā)態(tài)汞原子濃度的二維分布，并和實驗

3、測量得到的不同弦長上的光譜輻射強(qiáng)度進(jìn)行比較?；谀Ｐ?，分析得到汞原子63p1態(tài)的主要產(chǎn)生和損失機(jī)制，并對磁芯外置式感應(yīng)耦合等離子體光源和磁芯內(nèi)置式感應(yīng)耦合等離子體光源進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明前者的等離子體參數(shù)在放電管截面上的分布更加均勻。
　　對于線圈繞制式感應(yīng)耦合等離子體光源，論文通過設(shè)計實驗證明了導(dǎo)致管壁發(fā)熱的原因不是線圈發(fā)熱，而是由于等離子體的管壁復(fù)合引起。然后建立了放電管截面的二維自洽模型，分析了頻率和氣體溫度對放電參數(shù)的影