论文部分内容阅读
大气等离子体对熔石英材料具有较高的去除速率,不会对材料表面造成新的表面缺陷,在熔石英加工方面具有广泛的应用前景。针对上一代电弧放电等离子体炬存在的不足,提出了改进方案,设计了新一代的电弧放电等离子体炬,并与上一代等离子体炬进行对比实验,对改进方案进行验证。利用新一代的等离子体炬开展了单因素实验,研究不同因素对去除速率的影响。在单因素实验的基础上,设计了正交试验,可以获得各个因素影响去除速率的显著性情况。本文还在射频电容耦合等离子体炬的设计和放电特性上做了一些探索。实验结果表明：1)电弧放电方式等离子体加工熔石英时,同时存在着两种刻蚀机理,分别是物理刻蚀和反应刻蚀。作用距离较小时,等离子体射流的内焰与元件接触,物理刻蚀的作用比反应刻蚀的作用更显著；作用距离较大时,等离子体射流的外焰与元件接触,反应刻蚀对去除速率的影响更显著。去除速率先随着作用距离的增加而降低,在作用距离为3mm时达到最小,作用距离继续增加时,去除速率则会随着作用距离增加而提高。2)影响去除速率的各个因素中,作用距离对去除速率的影响最为显著,其次是反应气体流量和载气压力。当作用距离、反应气体流量和载气压力一定时,去除速率不是一个常数,而是随着加工时间的增加而降低的。作用距离为4mm、N2压力为0.01OMPa、SF6流量为1.5SLM时,体积去除速率最大,达到16.8mm/min。3)在平板式射频电容耦合等离子体发生装置中,当气体压力一定时,电极间距越小,气体放电所需的射频功率越小：当电极间距一定时,气体压力越小,气体辉光放电所需的射频功率也越小。随着射频功率的增加辉光放电越明显,当射频功率进一步增加时,气体放电范围迅速减小,放电性质发生变化。在同轴式射频电容耦合等离子体发生装置中,气体压力越小,气体辉光放电所需射频功率也越小。随着射频功率增加,气体辉光放电越强烈,当射频功率超过一定值时,气体放电范围迅速减小,放电性质发生变化。