纯 O2 中中气压射频容性耦合等离子体的氧原子密度与动力学
等离子体物理
2026-03-13 v1 应用物理
摘要
我们利用 630 nm 波长下氧原子的单模激光腔衰荡光谱，研究了纯 O2 中的射频容性耦合等离子体。在一系列气压和射频功率下测定了绝对原子密度与平动温度。在 267 Pa 及以上气压下，O 原子摩尔分数随射频功率增加而增加，随气压增加而降低，最高达到 15%。然而，在 133 Pa 和 67 Pa 时，该摩尔分数随功率呈现明显的先增后减趋势。通过脉冲调制等离子体余辉中的时间分辨测量，探究了原子复合过程。在 133 Pa 和 67 Pa 下，原子损耗主要由表面复合主导，我们发现了明确的证据表明该速率因高能离子轰击而增加，这与 Bill Graham 团队的研究一致。这一效应部分解释了在高射频功率下观察到的解离度下降。时间分辨结果还允许测定 O 负离子密度，并表明余辉中产生了臭氧。在 133 Pa 时，O2 解离、O 负离子密度和气体温度随射频功率的变化趋势表明，在高功率下向具有更少高能电子的等离子体模式发生了转变。在更高气压下，气相复合机制成为主导，但余辉中气体冷却驱动的气体对流使得时间分辨数据的分析变得复杂。
引用
@article{arxiv.2601.13067,
title = {Oxygen atom density and kinetics in intermediate-pressure radiofrequency capacitively-coupled plasmas in pure O2},
author = {Shu Zhang and Andrey Volynets and Garrett A. Curley and Jean-Paul Booth},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.13067},
year = {2026}
}