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实验室
实验设备2016

I)    容性耦合等离子体源

CCP源一般用于基础等离子体物理学的研究,如电子的加热机制、电磁效应、脉冲放电的特性等随外部可变控制参数的变化等。外部控制参数包括可调的驱动频率、功率馈入方式、可变的电极尺寸等。腔室(直径280 mm)包含两个平行的圆型极板,极板的直径课调整(分别为210 mm150 mm100 mm)。这两个极板可以通过一种或多种可调频率的功率源驱动,同时,还可以分别被两种同步功率源驱动,这两种功率源之间的相位角也是可调的。

电极间距可以通过改变较低电极的高度来调节。质量流量计可控制四种以上的气体(Ar, O2, N2, CF4, CHF3等)通过淋浴头从上极板引入腔室。

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DF-CCP装置图

 

II)            大面积容性耦合等离子体源(CCP

   

大面积CCP装置(主要是均匀性问题)一般用于电磁效应的研究。腔室的内直径是800 mm。腔室包含两个平行的圆形极板,极板的直径可调整(直径有300 mm, 450 mm, 600 mm)。极板间距可以通过改变较低电极的高度来调节。

目前,郎缪尔探针、双探针和光探针可以用于测量电子和离子的径向密度分布、电子能量分布函数(EEDF)和光发射强度等,因此,可以在不同频率、功率、电极尺寸、两种源之间的相位偏移等条件下测量等离子体的均匀性。

为了抑制等离子体的不均匀性,我们正在通过调控两种相同频率的功率源间的相位差来控制等离子体均匀性的初步实验。源功率由同一个射频信号发生器产生,其信号分别通过上下两个极板馈入到腔室中。两个信号之间的相位差可以通过信号发生器调节。等离子体的径向密度分布和EEDF已经通过郎缪尔探针测得。

 

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大面积CCP源的装置图

 

III)            射频感性耦合等离子体源(ICP

 

下图为ICP放电装置,内部水冷的平面线圈放置于ICP腔室顶部。通过函数发生器(Tektronix AFG 3252C)产生的射频信号(13.56 MHz)被功率放大器(AR, Model 1000A225)放大后,通过Γ-型的匹配网络输入到线圈中。输入的功率、电压、电流和相位角通过Z-scan (先进的射频能量检测系统)随时监测。ICP腔室包括两部分:上面的部分是内径为300 mm的源区,下面是内径为400 mm的扩散区。直径为260 mm的基片台恰好放在线圈的下方,它的高度可以在几厘米到几十厘米的范围内垂直移动。多种放电气体(Ar, O2, N2, CF4)都是由质量流量计(D07–7B, Sevenstar, China)来控制的。气压可以通过出口处的闸板阀控制。

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平面线圈的ICP装置示意图

测量系统

 郎缪尔探针(Hiden Impedans两种)

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             郎缪尔探针系统(左:Hiden,右:Impedans

 

  时间分辨的光发射光谱系统

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功率源系统                  ICCD相机和DG645

 

 I-V探针系统和R&S ZVL网络分析仪

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                         I-V 探针系统 (Impedans)        网络分析仪(9 kHz ~ 6 GHz)

 

 

 能量分辨四级杆质谱仪

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能量分辨四级杆质谱仪(PSM003,Hiden)

 

 减速场能量分析仪(Impedans)

 

 双探针和三探针(自己制作)