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感应耦合等离子体技术以其结构简单、低气压下产生高密度等离子体的能力及其良好的可扩展性得到了广泛的应用。本文从优化设计的角度出发,研究了线圈配置对等离子体特性的影响。 建立了变压器模型,模型中将等离子体看成是一变压器的次级线圈。模型的分析和计算结果表明,增加感应耦合等离子体源线圈的Q值有利于改善功率耦合效率。 改变线圈的配置,从实验角度研究了线圈配置对等离子体特性的影响。实验结果表明,单匝线圈由于电感量太低不足以使线圈两端产生点火所需的高压,因此使用单匝线圈不能放电;同一线圈镀银之后,线圈的电阻下降,Q值增加,从而耦合效率改善:对于不同线圈之间耦合效率的比较需要将电阻的因素考虑进去。功率增加,耦合效率增加且呈饱和趋势,与计算结果符合较好。H放电模式下,气压增加,耦合效率;E放电模式下,耦合效率随气压没有明显的变化,间接证明了感应耦合等离子体放电从E模式到H模式的转变。2匝和3匝线圈在相同的放电条件(200W、Ar流量50sccm)下对应的等离子体密度是单匝线圈对应的等离子体密度的3倍,间接证实了Q值提高有利于提高线圈能量耦合性能。 本文通过研究线圈配置对等离子体特性的影响,得出了一些对实际等离子体源设计有指导意义的结论。