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第1章 等离子体基本概念和性质1

1.1等离子体概念1

1.1.1等离子体的定义1

1.1.2等离子体的分类3

1.2等离子体的导电性与准电中性3

1.2.1等离子体的导电性3

1.2.2等离子体的准电中性4

1.3等离子体的基本参量5

1.3.1等离子体密度与电离度5

1.3.2等离子体温度6

1.3.3德拜长度8

1.3.4等离子体鞘层10

1.3.5等离子体频率13

1.3.6等离子体的时空特征量14

1.4等离子体中带电粒子的扩散15

1.5低气压低温等离子体诊断方法概述18

参考文献19

第2章 气体放电等离子体基础20

2.1直流辉光放电20

2.1.1帕邢定律22

2.1.2直流辉光放电特性22

2.2射频辉光放电23

2.2.1射频放电过程23

2.2.2射频等离子体中的自偏压26

2.2.3射频放电的优点29

2.2.4射频放电的产生方法29

2.3微波放电33

2.4微波电子回旋共振放电35

参考文献38

第3章 等离子体化学基础39

3.1化学反应的表征39

3.2等离子体中的化学反应40

3.2.1同相反应40

3.2.2异相反应52

3.3化学反应链54

3.4等离子体与表面相互作用55

3.4.1等离子体与固体表面的物理作用55

3.4.2离子和电子诱导的表面化学反应58

3.4.3能量传递60

3.4.4对薄膜沉积的影响60

3.4.5等离子体诱导损伤61

参考文献61

第4章 低气压低温等离子体的探针诊断62

4.1朗缪尔探针诊断的基本方法62

4.1.1朗缪尔探针结构与工作电路62

4.1.2朗缪尔探针的电压-电流特性65

4.1.3从探针I-V特性曲线获取等离子体参数67

4.1.4探针诊断的条件、优点与缺点68

4.1.5探针测量误差的主要来源69

4.2朗缪尔探针的基本理论70

4.2.1无碰撞鞘层70

4.2.2平面探针71

4.2.3圆柱形探针72

4.3非麦克斯韦分布的探针理论77

4.4各向异性等离子体的探针诊断79

4.5碰撞对探针诊断的影响81

4.6磁化等离子体中的朗缪尔探针82

4.6.1磁场的影响82

4.6.2磁化等离子体中的探针测量83

4.7射频等离子体中的朗缪尔探针84

4.7.1射频等离子体中的探针特性84

4.7.2射频补偿方法85

4.7.3无补偿的测量条件89

4.8朗缪尔探针方法的空间和时间分辨率91

4.8.1朗缪尔探针方法的空间分辨率91

4.8.2朗缪尔探针方法的时间分辨率92

4.9化学活性等离子体的探针诊断93

4.9.1化学活性等离子体中的探针污染93

4.9.2发射探针技术94

4.9.3电容耦合探针技术95

4.9.4悬浮探针技术97

4.9.5三探针技术99

4.9.6射频阻抗探针和等离子体振荡探针技术102

4.9.7热探针技术102

4.9.8探针表面的清洗方法106

4.10探针I-V特性的二次微分方法107

4.10.1探针I-V特性二次微分的微分电路法107

4.10.2探针I-V特性二次微分的交流测量法108

4.10.3探针I-V特性二次微分的数值微分法108

4.11双探针技术110

4.12其他探针技术111

4.12.1磁探针111

4.12.2能量分析器112

4.12.3射频电流探针113

4.13低气压低温等离子体的探针诊断应用实例114

4.13.1薄膜沉积的探针诊断114

4.13.2脉冲激光等离子体的探针诊断119

4.13.3尘埃等离子体的探针诊断122

4.13.4甚高频放电等离子体的探针诊断123

参考文献126

第5章 低气压低温等离子体的波干涉诊断128

5.1微波干涉法128

5.2传输线微波干涉法131

5.3激光干涉法137

5.4激光双色干涉法139

参考文献141

第6章 低气压低温等离子体的光谱诊断143

6.1等离子体光谱的产生机理143

6.2发射光谱146

6.2.1等离子体发射光谱的谱特性146

6.2.2发射光谱诊断的实验装置151

6.2.3发射光谱方法的优点与缺点156

6.3发射光谱的光化线强度测定法156

6.4等离子体温度的光谱测量159

6.4.1惰性示踪气体发射光谱法测量电子温度160

6.4.2光强比值法测量电子温度163

6.4.3发射光谱法测量分子转动温度、振动温度166

6.5吸收光谱172

6.5.1吸收光谱原理172

6.5.2吸收光谱实验装置173

6.6激光诱导荧光光谱176

6.6.1激光诱导荧光原理176

6.6.2激光诱导荧光光谱的实验装置177

6.6.3激光诱导荧光光谱方法的优点与缺点178

6.7光腔衰荡光谱179

6.7.1光腔衰荡光谱原理180

6.7.2光腔衰荡光谱实验装置182

6.7.3光腔衰荡光谱实验数据的获得183

6.8低气压低温等离子体的光谱诊断应用实例184

6.8.1C基气体分子放电等离子体的光谱诊断186

6.8.2Si基气体分子放电等离子体的光谱诊断192

6.8.3F基气体分子放电等离子体的光谱诊断202

6.8.4等离子体材料加工工艺的终点探测208

参考文献210

第7章 低气压低温等离子体的质谱诊断213

7.1质谱诊断的基本原理213

7.2四极质谱仪219

7.2.1四极质谱仪的主要结构与工作原理219

7.2.2四极质谱仪的分辨率223

7.2.3四极质谱仪的标定224

7.2.4四极质谱仪的优点与缺点224

7.2.5AccuQuad 100D四极质谱仪介绍225

7.3飞行时间质谱仪227

7.4磁偏转质谱仪229

7.5质谱仪与等离子体系统的连接231

7.5.1机械连接231

7.5.2电连接235

7.6质谱数据的表示方法236

7.6.1质谱数据的表示236

7.6.2图形系数238

7.7中性气体的质谱分析238

7.7.1中性气体的四极质谱分析技术238

7.7.2中性气体质谱的成分识别240

7.7.3中性气体质谱的相对浓度测定241

7.8离子的质谱分析242

7.8.1离子的四极质谱分析技术242

7.8.2离子密度与离子能量分布的确定243

7.8.3等离子体的离子质谱分析244

7.9用质谱确定等离子体物理基本数据247

7.10低气压低温等离子体的质谱诊断应用实例248

7.10.1Si基分子放电等离子体的质谱分析248

7.10.2C基分子放电等离子体的质谱分析259

7.10.3F基分子放电等离子体的质谱分析262

7.10.4脉冲激光烧蚀Ni、Al、ZnO靶的四极质谱和飞行时间质谱分析264

参考文献266

附录 部分受激原子、分子、离子发光特征谱线表268

参考文献277