高氣壓微波電漿源之研究｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	劉佳甄 chia chen Liu
論文名稱：	高氣壓微波電漿源之研究 A microwave plasma source operated at high pressure
指導教授：	寇崇善 chwung shan Kou
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 物理學系 Department of Physics
論文出版年：	2004
畢業學年度：	92
語文別：	中文
論文頁數：	54
中文關鍵詞：	微波、電漿、高氣壓
外文關鍵詞：	microwave, plasma, high pressure
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高氣壓微波電漿通常被應用在UV光源、水或空氣清淨的臭氧生成、以及鑽石薄膜與奈米碳管的成長方面。在高氣壓下，微波與電漿交換能量的機制，即藉助相當之粒子碰撞作用，來達到電磁波能量耦合效果的歐姆加熱。
本實驗裝置為一小型圓柱共振腔，我們使用WR340波導管導入2.45GHz微波源，並期望以TM012模態，在底部電場場強處激發電漿，以產生均勻對稱且高密度之電漿。在量測電漿的工具方面，利用Langmuir probe量測電漿參數，並輔以OES量測光譜頻帶之分佈，判別工作氣體之電子能階躍遷特性及電漿加熱機制之效率。我們使用工作氣體為Ar，將氣壓控制在2 Torr~53 Torr左右，觀察在高氣壓下，微波電漿的電漿特性、分佈情況和相關之物理現象。我們發現，本實驗為弱解離電漿，在氣壓2torr~13torr區間時，真空區的電漿分佈最均勻，且電漿密度可達1012cm-3。

Chapter 1  簡介
    1.1  高氣壓微波電漿之原理………………………………………1
         1.1.2高氣壓微波電漿之應用………………………………2
    1.2  電漿源設計理念………………………………………………2
    1.3  研究目的………………………………………………………3
Chapter 2  實驗安排
    2.1  空腔共振器……………………………………………………4
    2.2  理論模擬………………………………………………………4
    2.3  系統架構……………………………………………………10
    2.4  高氣壓微波電漿源裝置……………………………………11
    2.5  共振腔內的模式確認………………………………………13
Chapter 3  實驗量測系統
    3.1  Langmuir Probe 理論………………………………………16
         3.1.1  Langmuir Probe 結構……………………………17
         3.1.2  Langmuir Probe 問題……………………………19
         3.1.3  探針控制系統………………………………………20
    3.2  I-V curve的分析……………………………………………20
         3.2.1  電漿參數的計算……………………………………21
         3.2.2  EEDF的比較…………………………………………25
    3.3  光譜儀量測系統……………………………………………25
Chapter 4  實驗結果與討論
    4.1  電漿整體性質………………………………………………27
    4.2  氣體流量大小對電漿的影響………………………………28
    4.3  電漿密度隨氣壓的變化……………………………………28
         4.3.1  電漿密度隨功率的變化……………………………31
    4.4  電漿溫度隨氣壓的變化……………………………………32
         4.4.1  電漿溫度隨功率的變化……………………………34
    4.5  電漿密度隨位置的變化……………………………………36
         4.5.1  電漿密度沿著中央軸的縱向分佈…………………37
         4.5.2  電漿密度的φ角分佈………………………………40
         4.5.3  電漿密度的橫向分佈………………………………43
   4.6   OES (optical emission spectroscopy)量測……………48
Chapter 5  結論
   5.1  結論……………………………………………………………52
Reference………………………………………………………………53

                                

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全文公開日期本全文未授權公開 (校內網路)
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