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射频电源是一类特殊的高频电源。广泛应用于电子工业、无线通信、现代医疗、石油化工和环境设备等领域。射频电源的优劣对关联设备和系统的性能有极为重要的影响。 在射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术中,射频辉光放电会在真空室两端产生负自偏压,此自偏压所产生的电场能够提高电子定向能量、电子温度和电子密度,从而有助于真空镀膜过程的进行。通过改变真空室两端的负偏压大小可以改变真空镀膜的效果,有助于优化镀膜工艺。 为了进一步探索和优化RF-PECVD镀膜工艺,完成非自偏压条件下的真空镀膜实验,需要搭建直流偏置的射频电源系统。传统的RF-PECVD技术主要采用电子管射频电源为其提供高频电能。电子管射频电源输出波形不稳定,输出阻抗很难宽范围调节,使用周期短、精度低等问题限制了这类电源的在RF-PECVD镀膜中的扩展应用。 通过对较为成熟的电子管射频电源进行技术摸索,制作了电子管射频电源,首先实现了RF-PECVD镀膜技术;在此基础上,设计并制作了场效应管射频电源,其体积小、重量轻、寿命长、输出波形较为稳定并且其输出阻抗能够宽范围调整,适于搭建直流偏置的射频电源系统。 引入阻抗匹配网络和高频屏蔽网络并对二者性能进行仿真分析,将场效应管射频电源和直流偏压电源通过两个网络进行连接,实现了射频电源与直流偏压电源的叠加技术,搭建了直流偏置的射频电源系统。对直流偏置的射频电源系统进行了性能测试,并应用于RF-PECVD实验,进行镀膜功能测试。实验结果表明直流偏置的射频电源系统为探索新的RF-PECVD镀膜工艺提供了很好的实验平台,能够完成不同设定偏压条件下的镀膜实验,镀膜效果较好。 鉴于十兆赫级射频能量在焊接领域很少有相关实验或结论,文章最后将射频与直流电源的叠加技术应用于焊接电弧实验(RF-DCTIG电弧研究),将射频电源叠加于电弧负载,探索射频能量对电弧的影响。