冷阴极潘宁离子源基本工作原理

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)西安交通大学电子物理与器件研究所 作者:欧阳礼仁

         冷阴极潘宁放电原理可以用如图1所示的结构来说明,一个圆筒作为阳极,在其两端放两电极, 一般接相同电位作为阴极, 将整个放电系统放入轴向磁场中。空间中残存的电子、离子,在电磁场的作用下,产生轮滚线运动,电子运动轨迹大大延长, 导致它与中性气体分子的碰撞几率增大, 提高了电离效率, 使得这种结构在很低的气压下也能发生放电。

潘宁放电原理图 

图1 潘宁放电原理图

        根据磁感应强度B 和气体密度n 的大小可以将潘宁放电分成几类:

       ①在气压很低、磁场很弱时不发生自持放电。

       ②低气压放电模式, 此时放电的基本特点是: 由于磁场内电子横越磁场的速率远比离子慢,于是在放电空间内形成过剩的电子云, 电子云使径向电位下垂, 并在阳极附近形成鞘层; 阳极电流随气压线性增加, 这是潘宁电离计(PIG)的基础; 此时并未在整个空间形成等离子体。

      ③高气压放电模式,当气压大于1.3×10-2Pa, 放电模式由低气压放电突然过渡到高气压放电。

       低气压放电模式还可以细分为两种模式: ①低气压低磁场(LMF)模式; ②低气压高磁场(HMF)模式。

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