大气感耦射流等离子体加工中的电子温度及激发光谱研究

摘要：

大气感耦射流等离子体加工作为新型超光滑表面加工技术，其高密度等离子体激发能力为充分激发反应气体，提高材料去除率提供了有力条件。利用发射光谱仪，对加工过程中大气感耦射流等离子体激发的400～1000 nm 范围内的光谱进行了测量。并利用峰值明显，能级差较大的谱线计算电子温度。由于测量的谱线强度是等离子体发射系数沿弧长方向的积分值，且感耦射流等离子体具有回转对称性，因此可利用阿贝尔变换求取光谱发射系数，进而通过玻尔兹曼图谱法计算电子温度。计算结果表明由于趋肤效应和旋流进气的双重作用，处于加工区域的温度分布呈现出双峰形；随着距离增大，双峰效应逐渐减弱，温度分布趋于平滑。研究也表明随着加工距离的增大，等离子体边缘逐渐偏离局部热力学平衡状态，玻尔兹曼图谱法计算电子温度的适用性降低，导致等离子体边缘的温度拟合优度值逐渐降低。进一步对通入反应气体 CF4后的等离子体光谱进行了研究，通入反应气体后的等离子体呈现鲜亮的蓝绿色，是由于激发反应气体后产生的位于400～650 nm 范围的带状光谱所致，分析表明谱图中的带状光谱为双原子分子 C2谱带 Swan Bands ，而该双原子分子是感耦氩等离子体对碳源 CF4的充分激发产生。

关键词：大气感耦射流等离子体、发射光谱、电子温度、光谱分析

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分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：国家自然科学基金项目51175123，51105112;国家重大科技专项2013ZX04006011-205

在线出版日期：2016-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：1872-1876