第35卷，第5期 2015年5月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
魏小龙，徐浩军，林敏，苏晨
空军工程大学等离子体动力学重点实验室，陕西西安710038
Vol. 35,No. 5 -pp1383-1387
May,2015
摘要ICP反应室或ICP质谱仪不同，ICP在用于衰减微波时，其腔体采用全密封石英结构，同时缺少静电屏蔽、金属衬底和磁场约束等条件，研究其内部电子密度等参数的分布对于等离子体局部隐身技术具有重要意义。利用光谱分析法，对两种典型ICP源(螺旋型和盘香型)在密闭石英立方体腔内H模式下稳定放电的电子密度分布展开广对比试验研究。使用Ar离子谱中476.45m谱线相对光谱强度变化研究广不司型 ICP源的E一H模式跳变和功率耦合效率，通过非H谱线（Ar)的Stark展宽法，诊断了两种源的天线垂直平面上的二维电子密度分布。实验发现ICP在H模下的电子密度分布受交变磁场产生的趋肤电流影响较大，趋肤深度随着放电功率的增大而减小，同时主等离子体区域体积缩小、电子密度增加，在天线的垂直面上，螺旋型源ICP电子密度呈中心轴对称型分布，盘香型源ICP呈双峰型分布。功率耦合效率受源天线形状及其容性耦合效应影响较大，光谱相对强度显示螺旋型源的功率耦合效率低于盘香型源。通过该实验方法，可以在石英立方腔体内得到最高电子密度范围为1.4×10～2.5×10m-"的螺旋型ICP源和范围1.8×10° ～3.0×10m-3的盘香型ICP源。
关键词等离子体隐身；盘香型；螺旋型；ICP；发射光谱；电子密度
中图分类号：0657.3
3文献标识码：A
引言
DOI; 10, 3964 /j. issn. 1000-0593(2015 )05-1383-05
分布问题。文献[4J研究了ICP源在E一H模式下EEPF的演化以及法拉第屏蔽对电子密度的影响。本工作研究衰减微波闭式石英腔体ICP，与ICP反应室或ICP质谱仪不同51，
电感耦合等离子体(ICP)具有低气压、高密度、耦合效率高、天线结构多样等特点，同时，低压闭式腔体是解决在高流速、气压变化环境中产生稳定等离子的有效途径，将低压密团腔体放电和感性翻合放电结合的方式可在高速飞行器的进气道/表面产生出高密度稳定的等离子体，也因此在飞行器局部目标隐身方面展现出突出的应用前景。当前， ICP源主要分为置放于放电腔介质窗上的盘香型源和缠绕在股室侧壁的螺旋型源，两种源的电子密度等放电参数因射频天线的感应磁场强度分布的不同而明显不同，且这些参数也受到射频功率、腔体形状、气体气压的影响。
相比CCP，ICP放电过程和参数变化较为复杂，国内外
学者对此开展广数值模拟和实验研究。文献2开展了盘香型天线大面积金属腔放电实验，结果发现天线的电感量是 ICP放电的关键，而功率耦合效率与线圈的Q值、放电气压等密切相关：文献3研究广一种不规则票旋ICP源放电在夹层腔体内E一H模式转换等物理现象，并通过微波干涉法获得广其电子密度范围和功率的关系，但没有涉及电子密度
收稿日期：2014-05-15，修订日期：2014-08-21
基金项目：国家自然科学基金项目（51276197，51207169)资助
其腔体材料为全有英玻璃，且形状随隐身部件特异化，其天线尺寸也受腔室大小限制6]，在缺少静电屏蔽、金属衬底和磁场约束等条件下，其E一H模式跳变的现象，电子密度的分布，不同ICP源的功率耦合效率等问题还需要研究。
本工作针对石英立方体型密闭腔体设计了两种典型ICP 源的对比试验，对比了其放电过程中E一H模式跳变现象，使用非氢类（Ar)Stark展宽法诊断了其局部电子密度，并拟合得到电子密度的空分布。研究结果对研究等离子体模式转换规律，闭式腔体等离子体的电子密度分布、以及隐身等离子体参数优化有较好的参考价值。
1实验部分 1.1装置及参数
图1(a)和(b)是对比实验中两种典型ICP源的实验系
统。实验系统主要包括射频功率源和匹配电路、天线、抽气系统、ICP放电腔体和光谱诊断系统。
作者简介：魏小龙，1988年生，空军工程大学等离子体动力学重点实验室博士研究生
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