微空心阴极放电

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1、摘要：微空心阴极放电是空心阴极放电中的一种，它只是将阴极孔径变为了亚毫米量级，是在高气压下进行的辉光放电。空心阴极放电效应具有一些独特的光学特性：能产生锐线光谱、大电 流电子束、离子溅射作用强、高能电子数多。空心阴极放电效应广泛 应用到光谱分析、真空镀膜、表面处理、气体激光器等领域。高气压下放电有利于三体碰撞形成准分子，产生紫外（UV）或真空 紫外（VUV）辐射典型的空心阴极放电装装置：当阴极内径较大且气压较高时，阴极附近将出现阴极暗区和负辉区， 而法拉第俺去和正柱区处在中央，此时缩小阴极内径尺寸或减小气压 则法拉第暗区和正柱区消失，处在中央的是负辉区。即发生了空心阴 极效应：负辉区的发光强度

2、和电流密度大大增加，高能电子的密度比 正常辉光放电时麦克斯韦分布要大得多。发生空心阴极效应得机理是电子的摆动.从 C1 逸出的电子受到 C1 的 电场加速，若能获得足够的能量入射到C2的阴极位降区，它将受到 C2的电场排斥而返回C1。电子的来回摆动大大增加了中性原子被激 发和电离的机会。要发生空心阴极效应PD值（气压和阴极孔径的乘积）有一定的取值 范围。随气压的增加，电子的平均自由程减小。对于空心阴极放电，为了使负辉区重合，大孔径下必须减小气压；高 气压下必须减小孔径。通过减小阴极孔径到亚毫米量级，我们可以得 到大气压下的空心阴极放电。微空心阴极放电结构：AnodeCathodeDielect

3、ric利用微空心阴极放电产生空心阴极效应，不仅要满足pd值的要求， 还取决于放电电流的大小。当电流很小时，电场表现为轴向电场，放 电模式为汤生放电模式，随电流的增加，轴向电场减小，而径向电场 增加，电场慢慢变为空心阴极放电微分电阻（dv/di）为负值，伏安特 性曲线的转折点即为转变的临界点，随电流的继续增加，放电模式转 变为反常辉光放电模式。放电微分电阻为正值。 形成准分子辐射的两个条件：高能分子数目多和气压。三体碰撞激：R*+R+RR+R2*激发原子和两个惰性气体原子进行碰撞产生准分子和惰性气体原子激发反应：e+Re+R* 惰性气体分子与高能电子进行碰撞产生高能电子和激发原子； 准分子辐射：准分子产生两个惰性气体原子和能量 R2*R+R+hv 激发态原子可以通过三体碰撞和自发辐射两种方式消失。 微空心阴极放电的伏安特性曲线：