朱海龙 李雪迎 童洪辉

1) (山西大学物理电子工程学院, 太原 030006)

2) (山西大学理论物理研究所, 太原 030006)

3) (核工业西南物理研究院, 成都 610041)

1 引 言

射频热等离子体因具有高温、高焓、高化学活性特征, 被认为是绝佳的高温热源和化学反应源[1,2], 在诸多高新技术领域有重要应用, 特别是在难熔微米级粉末球形化[3,4]、纳米颗粒合成[5,6]以及等离子体喷涂[7,8]方面展现出独特优势, 是近些年备受人们关注的研究热点.

射频热等离子体通常是在大气压或者近大气压下产生, 其产生原理类似于感应加热, 因而有时也被称为射频感应耦合热等离子体.一般认为, 射频热等离子体的放电方式有两类, 即感应线圈内的电场激发和磁场激发, 相应地被命名为E放电和H放电.这种热等离子体的产生过程可以描述为:首先在感应线圈上施加高电压形成高的电场强度,强电场击穿工作气体(通常为惰性气体)形成初始电离, 随着高频振荡振幅增大, 气体电离程度急速上升, 电导率增加, 这时E放电占主导地位, 当电导率增加并达到某一临界值时, 感应线圈的磁能开始释放, 等离子体吸收磁场能, 从而形成并维持稳定的等离子体, 此后的过程H放电占主导地位[9].日本科学家Razzak等[10]利用CCD相机记录了射频放电热等离子体的产生过程, 发现E放电所用时间约为1 ms, 而且放电主要是在约束管的边缘, 呈环状.经过模式转换后H放电成为主放电过程, 此时, 放电由边缘向中心扩散, 形成稳定的等离子……