第36卷，第4期 2016年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol, 36 , No. 4 pp1170-1174
April,2016
氩气/空气ICP放电现象研究和基于H：光谱展宽的
微波于涉电子密度诊断方法
魏小龙，徐浩军’，林敏，宋慧敏，陈茂才？ 1，空军工程大学航空等离子体动力学国防科技重点实验室，陕西西安
710038
2.中国船舶重工集团公司第七①四研究所，上海200072
摘要闭式腔体ICP是解决飞行器等离子体局部隐身的可行方案，其电子密度Ne在电磁波人射方向上的分布是影响其电磁波衰减效果的关键因素。对此，开展了在30.8cmX30.8cmX5.8cm石英腔体内的ICP 放电实验，通过实验研究了空气/氩气ICP的E-H模式跳变的物理现象，通过测量得到了空气/氩气环状
ICP的电子密度在微波人射方向的分布，提出基于H，光谱展宽的微波干涉分布诊断法，分别对平面真空腔室内空气/氧气ICP的电子密度在电磁波人射方向上的分布进行了诊断，通过H。（486.13nm）Stark展宽拟合和微波干涉过程分别获取电子密度分布函数的两项参数，得到了电子密度分布随放电功率变化的曲线。实验可得到电子密度范围为0.5×10"～3.2X10"cm-的环状ICP源，实验结果表明，ICP的电子密度受气体种类，射频功率影响较大，峰值电子密度接近ICP的中心位置，通过比较发现，氢气的电子密度较高，有效拟合区域较窄，空气的有效拟合区域较宽，覆盖面积较大。
关键调等离子体隐身；电感耦合等离子体；石英腔体；电子密度
中图分类号：0657.3文献标识码：A
引言
D0I : 10. 3964/j. issn, 1000-0593(2016 )04-1170-05
的定量诊断；文献[4通过Langmuir探针和微波干涉诊断法对金属腔内平面型ICP的Ne进行了诊断，发现ICP内部的射频分量较为复杂，对探针测量形成一定干扰，其电子密度
通过射频电感耦合方式在低气压腔内产生的等离子体(ICP），具有高密度（Ne≤10"cm-"）、稳定等优点，在降低高速隐身飞行器的进气道、表面、天线罩等局部目标电磁散射特征上展现出巨大的应用前景"，ICP用于解决目标散射问题时，其腔体多选取适合电磁波穿透的石英玻璃等材料，这种放电环境不同于传统的ICP刻蚀不锈钢反应室，并且在放电过程中缺少如法拉第屏蔽、大面积接地金属和多级磁场约束等条件3}，其等离子电子密度分布和放电形态在均勾性和扩散速度等方面也出现较多不同特性。因此，对闭式石英平面ICP的放电特性和电子密度分布的研究，是研究其对控制局部目标散射特征的重要基础。
在刻蚀腔内ICP的放电形态和电子密度诊断方面，国内外学者已经开展了一定量的数值模拟和实验研究，文献[3] 研究了在平面型天线大面积金属腔放电中ICP的Ne、碰撞自由程、碰撞颖率与气压的关系趋势，但没有涉及电子密度
收稿日期：2014-11-30，修订日期：2015-02-20
基金项目：国家白然科学基金项目(11472306)资助
在径间近似服从零阶贝塞尔函数：相比之下，对石英腔体 ICP的研究很少，文献「5通过微波于涉法获得了不规则竭旋天线石英夹层ICP的平均Ne范围，但不涉及Ne分布，并且在试验中发现在H模下，等离子体分布相对集中。综上所述，在用于电磁波衰减的真空石英腔体ICP中，还有若干问题未被研究，对此本文设计并展开了空气/氧气（5%氢气)平面型ICP的产生和电子密度分布诊断实验，并将光谱诊断的空间高分辨率和微波干涉诊断的高准确度相结合，提出全新的、基于H光谱展宽的微波干涉分布诊断法，本文的实验结果对研究非介入式等离子诊断技术和石英腔内ICP放电现象等有一定的参考价值。
实验部分
1.1
系统装置
作者简介：魏小龙，1988年生，空军工程大学航空等离子体动力学国防科技重点实验室博土研究生
e-mail :18991965625@163.com