铁磁感应耦合等离子体源的物理局限性

铁磁感应耦合等离子体（FICP）源是常见感应耦合等离子体源的一种变体，具有许多众所周知的优点，如高效率、高电离度、最低气体压力低、所需驱动频率极低，甚至可能由单个电流脉冲驱动。我们对此类 FICP 源进行了实验研究，结果表明，当驱动脉冲功率超过某一特定值时，该装置的性质会发生相当剧烈的变化。具体而言，等离子体变得非稳态且不均匀，这与该类等离子体源典型的稳态和均匀等离子体相反。在这种情况下，等离子体表现为一个狭窄的密集尖峰，其持续时间短于驱动脉冲。局部等离子体密度可超过中性原子密度几个数量级。当发生这种情况时，脉冲结束后的余辉等离子体衰减时间比没有等离子体尖峰的普通情况要长。实验使用了各种气体并在广泛的压力范围内进行，使我们能够理解其物理机制并推导出导致此类等离子体行为的参数。文中讨论了该现象的定性模型。