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空心圆管中等离子体源离子注入鞘层动力学研究

作　者: 郭南南
导　师: 刘成森
学　校: 辽宁师范大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 等离子体源离子注入鞘层流体模型离子注入剂量
分类号: O53
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

等离子体源离子注入(PSII)是一种有效的离子注入技术,利用这一技术可以改变材料表面性能,它从根本上克服了传统离子注入技术所存在的“视线”限制的缺点,尤其对空心管等形状的工件内壁的离子注入,这一技术显示了独到的应用前景。将待加工的工件直接放入等离子体中,并在工件上施加一系列负高压脉冲,形成等离子体鞘层,鞘层中的离子在电场作用下获得能量注入到工件表面,这个过程即为等离子体源离子注入过程。在等离子体源离子注入过程中,鞘层的演化规律直接影响到离子注入到材料中的深度进而影响材料表面的性质和结构,对材料的不同部位这种影响是不同的。本文利用无碰撞两维流体动力学模型,研究了有限上升时间的电压脉冲作用下,共轴放置附加零电极的半无限空心圆管端点附近等离子体源离子注入过程中,鞘层的时空演化规律。考察附加电极半径对空心圆管端点附近离子注入剂量的影响时,通过计算得到了鞘层内随时间变化的电势分布,计算了端点附近材料表面处的离子注入剂量分布随时间的变化规律。考察空心圆管的管壁厚度对其端点附近离子注入剂量的影响时,计算了离子流密度分布和注入剂量分布随时间的变化规律。计算机模拟结果显示了空心圆管内部、外部及端点表面处的离子注入剂量分布在条件改变时存在差异。

全文目录

中文摘要  2-3
英文摘要  3-5
第1章引言  5-15
  1.1 等离子体物理的发展  5-6
  1.2 等离子体基本理论  6-9
  1.3 等离子体源离子注入技术简介  9-13
  1.4 国内外等离子体源离子注入技术的发展与展望  13-14
  1.5 本文完成工作简介  14-15
第2章等离子体源离子注入过程中鞘层演化的研究方法  15-21
  2.1 解析法  15-17
  2.2 流体动力学方法  17-18
  2.3 蒙特卡罗（MONTE CARLO）方法  18-19
  2.4 PIC（PARTICLE-IN-CELL）方法  19-21
第3章空心圆管内等离子体源离子注入鞘层的数值模拟  21-23
  3.1 计算机模拟  21-22
  3.2 PSII 过程中的流体动力学求解方法  22-23
第4章模拟结果及讨论  23-43
  4.1 空心圆管内一维数值模拟结果  23-33
    4.1.1 无附加电极研究结果  23-28
    4.1.2 有附加电极研究结果  28-33
  4.2 空心圆管内两维数值模拟结果  33-43
    4.2.1 附加电极半径对空心圆管端点附近离子注入剂量的影响  33-39
    4.2.2 空心圆管的管壁厚度对其端点附近离子注入剂量的影响  39-43
第5章结论  43-45
参考文献  45-48
致谢  48-49
附录  49-50

空心圆管中等离子体源离子注入鞘层动力学研究

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