改进型空心阴极辉光放电中磁场控制的电子鞘层演化

研究了改进型空心阴极源直流磁化等离子体中的电子鞘层形成。该放电由两个平面平行阴极和一个偏离轴心置于中心的小立方阳极组成。产生氩等离子体，并利用电学与光学诊断研究阳极附近鞘层形成所对应的等离子体性质。特别地，研究了压强、磁场对放电电流、等离子体电势、等离子体密度和电子温度等放电参数的影响。放电在临界外加磁场下出现阳极辉光，表明电子鞘层与双层的形成。放电电流初始下降；然而随着阳极斑点在阳极上出现，它再次开始上升。阳极辉光形成的临界磁场取决于工作压强与放电电压。利用朗缪尔探针与光谱诊断详细研究了从离子鞘层到电子鞘层的转变。在从离子鞘层到电子鞘层的转变过程中，阳极附近的等离子体电势下降。当阳极斑点完全形成时，等离子体电势锁定于氩气的电离电势。系统研究表明，在转变期间，体等离子体中的电子温度升高而等离子体密度降低。放电光谱显示存在强烈的氩原子线与离子线。这些谱线强度在两鞘层之间的转变期间出现凹陷。阳极斑点形成后，由于电子鞘层中增强的电离与激发过程，在放电电流与悬浮电势中观测到5–20 kHz量级的振荡。