圓筒內(nèi)表面高壓脈沖輝光放電及離子注入機理研究.pdf

1、傳統(tǒng)的內(nèi)表面改性方法由于不能解決離子的補充問題和鞘層重疊的問題，因此不能在內(nèi)表面獲得注入劑量和深度均勻的注入層。將脈沖高壓輝光放電引入內(nèi)表面改性研究中，理論上可以在圓筒內(nèi)部直接產(chǎn)生較高密度的連續(xù)等離子體提高注入的能量和均勻性。本文采用靜電探針方法和發(fā)射光譜方法對這一過程的放電規(guī)律和離子注入機理進行了實驗研究。
　　實驗結(jié)果顯示，采用脈沖高壓可以在圓筒內(nèi)形成穩(wěn)定連續(xù)的輝光放電等離子體。這種放電形式下產(chǎn)生的Ar等離子體中含有較多的激發(fā)

2、態(tài)原子，而N等離子體中的粒子主要為N2+離子。等離子的密度隨高壓脈沖幅值的增大而增大：當(dāng)Ar氣壓為2.0Pa，頻率300Hz，脈寬15μs時，高壓脈沖幅值從10kV增加到15kV，激發(fā)原子密度增加了約6倍，而離子密度增加了約4倍。當(dāng)N2氣壓1.5Pa，頻率300Hz，脈寬15μs時，高壓脈沖幅值從10kV增加到15kV，離子密度增加了約2倍。
　　筒內(nèi)產(chǎn)生的等離子體對鞘層的擴展起阻礙作用，調(diào)整脈沖寬度可以保證鞘層不在圓筒軸線處發(fā)生

3、重疊，研究發(fā)現(xiàn)對于內(nèi)徑為72mm圓筒，15kV時脈沖寬度不大于20μs。由于電子積累的影響，軸線電壓為負(fù)值，注入能量有損失。實驗證明該電壓在軸線方向基本無變化，可以在內(nèi)表面形成能量均勻的注入層。軸線電壓受高壓幅值影響，在氣壓1.5Pa，頻率300Hz，脈寬15μs時，脈沖幅值為6kV時測得185V的軸線電壓，在10kV時測得534V的軸線電壓，在15kV時測得704V的軸線電壓。但是，由于探針對電子的吸收電子作用，測得的電壓低于實際實驗