高频放电(Radio-FrequencyDischarge)


高频放电的频率一般为10M~100MHz,这一频率属于无线电频谱范围,因此又称为射频(RF)放电,根据国际通用的规则射频放电的频率为13.56MHz。射频放电能产生和维持高密度、连续、均匀的等离子体,高频放电时,由于频率很高,带电粒子在电场周期内还未运动到极板,电场就发生了改变,带电粒子在电场作用下向反方向移动,如此往复形成振荡,因为粒子的运动行程很长,增加了与气体分子碰撞的机率,电离度比直流辉光放电高出几个数量级,而且可以在较低的电压下维持。射频放电在较高和较低的气压下都能放电,在工业中有不同应用。与直流放电相比,射频放电有以下优势:

1. 较低的气压条件下仍能放电,放电维持能量低,由于带电粒子在极间做往复运动,大大增加了电离机率,因此在较低的气压条件下仍能够维持放电,形成稳定的等离子体,最低压强可达10-1Pa。
2. 射频放电的粒子运动机制决定了具有较高的电离度。
3.等离子体分布均匀。

射频放电装置有很多种结构型式,根据电极在放电室的位置区分,可分为外电极和内电极;根据射频电源的耦合方式区分,可分为电容耦合和电感耦合,如图1-1所示。
射频放电装置示意图
图1-1 射频放电装置示意图 
(a) 电容耦合 ; (b) 电感耦合
 
电容耦合式多采用平板式电极,电极位于放电室内,在两极板之间加射频功率,电场激发放电,并形成稳定的等离子。电容耦合式结构简单,等离子密度较直流放电高很多,尤其是大规模生产的化学反应装置,平板式电极放电区域大、稳定性好、效率高,很容易获得大面积的加工处理能力。

外电极放电通常采用电感耦合式,用缠绕在放电管外部的感应线圈代替电极,利用高频磁场在放电管内感应的二次电场来产生等离子体,这种方式感应耦合线圈安装在真空室外,内部无电极,不存在溅射污染问题,同时感应耦合式产生的等离子体比较均匀,能满足高纯材料的制备和高精度的清洗要求。

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