為你圖解真空等離子表面處理設備的鞘層模型
文章導讀：等離子表面處理系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對材料及產品的等離子表面改性處理，關于真空等離子表面處理設備的等離子體鞘層研究，始終是工藝發(fā)展的一項重點，目前常使用計算機模擬來對等離子體粒子進行模擬，接下來我們從一些簡化的圖片介紹來了解一下平行平板式的真空等離子表面處理設備的鞘層。
在真空等離子表面處理設備對相應材料進行等離子處理時，系統(tǒng)所產生的等離子體會跟金屬、電介質等固體進行接觸，所接觸的交界區(qū)域產生一定的空間電荷層，而這種空間電荷層，就是所說的鞘層。
一般來說，這層空間電荷層，或者說鞘層的厚度約為德拜長度的幾倍。從粒子擴散速度來看，電子相對會比離子要快，因此在容器壁上就會累積負電荷。而屏蔽這些負電荷形成的電場，就需要在跟德拜長度相當的區(qū)域內形成正的空間電荷層，也就是正離子鞘層。
平行平板式的真空等離子表面處理設備的真空腔體，是以一個軸對稱的中心饋入頭接地的高頻電源去激發(fā)平行平板電極的等離子體，如下圖所示。
電位以及位置和時間的關系如下圖，黃色線表示相位角θ=0時的電位分布，橙色線則對應于相位角θ=π時的電位分布情況。等離子表面處理設備所產生的等離子體和鞘層是真空腔體的中心面對稱分布的。此時在平板式的真空腔體的中心存在著準中性的等離子體，其電場強度及能量耗散都很低，等離子體兩測的鞘層內，電位和電場為振蕩型。
在平行平板式等離子表面處理系統(tǒng)的真空腔體中，功率密度和電子數密度是對稱分布的，鞘層中的電場很強，因而該區(qū)域的大量高頻功率轉換到等離子體的電子上。然而電子在X方向上振蕩往復運動，在鞘層中所獲得的速度會在等離子體內部逐漸耗散掉，中心的電子數密度往往很高。如果趨膚深度和電子-中性粒子平均自由程不太小，則鞘層中的電子數密度很低，如下圖。
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