聽說過等離子清洗機的等離子鞘層嗎？
文章導(dǎo)讀：等離子清洗機的等離子鞘層是等離子體的一個重要特征，等離子鞘層的具體表現(xiàn)與放電參數(shù)關(guān)系密切，通過對鞘層的研究可以了解等離子體的一些重要性質(zhì)。
1 等離子鞘層的定義
等離子清洗機形成的等離子體與腔壁之間或者放進去的固體工件之間，都會看到在等離子體與固體表面接觸處，有形成一層電位的薄層，這薄層的厚度，數(shù)量級相當于德拜長度，薄層內(nèi)明顯偏離電中性，這一薄層把等離子體包圍起來稱為等離子體鞘層或等離子體鞘(plasma sheath)，簡稱“鞘”(sheath)。
等離子清洗機這種弱電離的等離子體中，維持等離子體放電的能量來自于外加電源對電子的加熱過程，而離子與本底氣體接近熱平衡，因此電子溫度通常為幾個電子伏特（eV），故而離子溫度較低。在這種情況下，可以認為離子會被鞘層電位加速而具有單一能量，電子密度的變化則滿足玻爾茲曼分布規(guī)律（隨電位的降低而減?。?br />
2 浮置板處的鞘
等離子清洗機在處理絕緣體工件時，由于電流不能流過基板，所以絕緣體表面的荷電粒子要么停留在表面，要么在表面復(fù)合后以中性粒子返回等離子體區(qū)。為使表面電流為零，單位時間內(nèi)達到表面處的電子數(shù)和離子數(shù)必須相等，但要達到穩(wěn)定狀態(tài)需要一個過程。
假定開始時等離子體電中性條件成立，由于離子質(zhì)量比電子大得多，電子速度要大些。即使二者的熱運動動能相同，離子的運動速度也比電子要小得多。因此開始時，達到絕緣體表面的電子數(shù)目比離子要多得多，除了一部分參加復(fù)合外，電子將過剩，從而使絕緣體表面相對于等離子體呈現(xiàn)負電位。
這個負電位將排斥電子而吸引正離子，這個電位也發(fā)生相應(yīng)的變化，直到絕緣體表面的負電位達到某個確定的值，使離子和電子流相等為止，絕緣工件表面的電位趨于穩(wěn)定，這個放置在等離子體中的絕緣體稱為浮置基板，而其表面形成的穩(wěn)定電勢稱為浮置電位V:(floating potential)。顯然，浮置電位相對于等離子體是一個負電位，在浮置基板與等離子體之間形成一個由正離子構(gòu)成的空間電荷區(qū)，也就是離子鞘層。在簡單情況下的等離子體相對于絕緣的器壁的電勢要高約幾倍的Te/e值，如圖1所示
等離子清洗機形成的等離子體與腔壁之間或者放進去的固體工件之間，都會看到在等離子體與固體表面接觸處，有形成一層電位的薄層，這薄層的厚度，數(shù)量級相當于德拜長度，薄層內(nèi)明顯偏離電中性，這一薄層把等離子體包圍起來稱為等離子體鞘層或等離子體鞘(plasma sheath)，簡稱“鞘”(sheath)。
等離子清洗機這種弱電離的等離子體中，維持等離子體放電的能量來自于外加電源對電子的加熱過程，而離子與本底氣體接近熱平衡，因此電子溫度通常為幾個電子伏特（eV），故而離子溫度較低。在這種情況下，可以認為離子會被鞘層電位加速而具有單一能量，電子密度的變化則滿足玻爾茲曼分布規(guī)律（隨電位的降低而減?。?br />
2 浮置板處的鞘
等離子清洗機在處理絕緣體工件時，由于電流不能流過基板，所以絕緣體表面的荷電粒子要么停留在表面，要么在表面復(fù)合后以中性粒子返回等離子體區(qū)。為使表面電流為零，單位時間內(nèi)達到表面處的電子數(shù)和離子數(shù)必須相等，但要達到穩(wěn)定狀態(tài)需要一個過程。
假定開始時等離子體電中性條件成立，由于離子質(zhì)量比電子大得多，電子速度要大些。即使二者的熱運動動能相同，離子的運動速度也比電子要小得多。因此開始時，達到絕緣體表面的電子數(shù)目比離子要多得多，除了一部分參加復(fù)合外，電子將過剩，從而使絕緣體表面相對于等離子體呈現(xiàn)負電位。
這個負電位將排斥電子而吸引正離子，這個電位也發(fā)生相應(yīng)的變化，直到絕緣體表面的負電位達到某個確定的值，使離子和電子流相等為止，絕緣工件表面的電位趨于穩(wěn)定，這個放置在等離子體中的絕緣體稱為浮置基板，而其表面形成的穩(wěn)定電勢稱為浮置電位V:(floating potential)。顯然，浮置電位相對于等離子體是一個負電位，在浮置基板與等離子體之間形成一個由正離子構(gòu)成的空間電荷區(qū)，也就是離子鞘層。在簡單情況下的等離子體相對于絕緣的器壁的電勢要高約幾倍的Te/e值，如圖1所示
實際上不僅是浮置基板，凡是與等離子體交界的任何絕緣體(包括放電管壁)，都會保持一定的浮置電位，其近旁也都會形成離子鞘。結(jié)果，浮置電位相對于等離子體總是負的；或者說等離子體電位相對于任何與之接觸的絕緣體總是正的。
3 電極近旁的鞘
等離子清洗機電極的電位為Vs，改變它使其與等離子體之間有一個電位差，在電極有電流的情況下，電極相對于等離子體的電位可正可負。由于有外電勢作用于等離子體，等離子體因此必然對此做出反應(yīng)。結(jié)果，等離子體將不再保持原來的狀態(tài)。
若Vs>Vp（即電極相對于等離子體電勢為正值），電極附近的電場將吸引電子而排斥正離子，使電子密度超過離子密度（ne>ni），最終在電極近旁形成電子空間電荷層，稱為電子鞘。此時流向電極的電子流較大，如圖2所示
3 電極近旁的鞘
等離子清洗機電極的電位為Vs，改變它使其與等離子體之間有一個電位差，在電極有電流的情況下，電極相對于等離子體的電位可正可負。由于有外電勢作用于等離子體，等離子體因此必然對此做出反應(yīng)。結(jié)果，等離子體將不再保持原來的狀態(tài)。
若Vs>Vp（即電極相對于等離子體電勢為正值），電極附近的電場將吸引電子而排斥正離子，使電子密度超過離子密度（ne>ni），最終在電極近旁形成電子空間電荷層，稱為電子鞘。此時流向電極的電子流較大，如圖2所示
反之，若Vs<Vp（即電極相對等離子體電勢為負值），電極附近的電場吸引離子而排斥電子，使離子密度超過電子密度（ni>ne），最終形成正離子空間電荷層，稱為離子鞘。此時，流向電極的離子流較大，如圖3所示，在放電等離子體中，通常陰極附近的離子鞘更為重要。
親，如果您對等離子清洗機感興趣或者想了解更多詳細信息，歡迎點擊普樂斯的在線客服進行咨詢，或者直接撥打全國統(tǒng)一服務(wù)熱線400-816-9009，普樂斯恭候您的來電！
公司外貿(mào)網(wǎng)站：www.plasmapls.com
蘇公網(wǎng)安備 32058302002178號
