尘埃等离子体鞘层的玻姆判据!-物理学报.PDF

第 卷 第 期 年 月 物 理 学 报 0’ ’ %$$ ’ ， ， ， WG9 )0’ VG ) ’ X+EBH %$$ （ ） $$$6’%($M%$$M0’ $’ M$3(’6$0 OPQO RST*UPO *UVUPO %$$ PH8= ) RHY? ) *GB ) 尘埃等离子体鞘层的玻姆判据! ! 王正汹 刘金远 邹 秀 刘 悦 王晓钢 （大连理工大学三束材料改性国家重点实验室，大连 #$% ） （ 年 月 日收到； 年 月 日收到修改稿） %$$’ %$$’ %( 采用流体方程和自洽电荷变化模型研究了尘埃等离子体鞘层的玻姆判据 讨论了离子临界马赫数和尘埃粒 ) 子临界马赫数随尘埃密度变化的关系，以及尘埃表面势随尘埃密度变化的趋势 由于鞘边尘埃粒子的存在，离子 ) 必需以大于声速的速度进入鞘层；随尘埃密度的持续增加，离子的临界马赫数增加到一个最大值后开始逐渐减 小) 数值计算得到的结果满足*+,-../ 势的定性分析) 关键词：等离子体，鞘层，玻姆判据 ： ， ， !## 0%%01 0%$2 0%%0 C 引 言 % C 鞘层模型的流体方程 尘埃粒子在空间等离子体和低温等离子体中广 考虑一维稳态（ I $ ）的等离子体直流鞘层模 ! ! 泛地存在) 在半导体器件刻蚀和薄膜沉积等的等离 型，等离子体是由热电子、冷离子和冷尘埃粒子构 ［ — ］ 子体处理工艺中，尘埃粒子更是不可避免地从放电 成4 % ) 假设鞘区位于 I $ 和壁之间（鞘层区 J 器壁或材料表面以及加工等离子体中产生并生长) $ ），在鞘边 I $ 处，静电势 I $ ，电子、离子和尘 产生尘埃粒子又常常聚集在等离子体边界附近（等 埃粒子的密度 ， ， 满足准中性条件 #.$ #8$ #-$ 离子体鞘层），造成被加工材料的污染，严重地影响 ， （）