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輝光放電是指低壓氣體中顯示輝光的氣體放電現(xiàn)象，即是稀薄氣體中的自持放電(自激導(dǎo)電)現(xiàn)象。由法拉第第一個(gè)發(fā)現(xiàn)。它包括亞正常輝光和反常輝光兩個(gè)過(guò)渡階段。輝光放電主要應(yīng)用于氖穩(wěn)壓管、氦氖激光器等器件的制造。
輝光放電(或異常輝光放電)可以由直流或脈沖直流靶電源通過(guò)氣體放電形成,也可以用交流(矩形波雙極脈沖中頻電源、正弦波中頻與射頻)靶電源通過(guò)真空室內(nèi)的氣體放電產(chǎn)生。
氣體放電時(shí)，充什么樣的工作氣體、氣壓的高低、電流密度的大小、電場(chǎng)與磁場(chǎng)強(qiáng)度的分布與高低、電極的不同材質(zhì)、形狀和位置特性等多種因素都會(huì)影響到放電的過(guò)程和性質(zhì)，也會(huì)影響到放電時(shí)輻射光的性質(zhì)和顏色。
(1)直流輝光放電
①在陰-陽(yáng)極間加上直流電壓時(shí)，腔體內(nèi)工作氣體中剩余的電子和離子在電場(chǎng)的作用下作定向運(yùn)動(dòng)，于是電流從零開(kāi)始增加;
?、诋?dāng)極間電壓足夠大時(shí)，所有的帶電離子都可以到達(dá)各自電極，這時(shí)電流達(dá)到某一最大值(即飽和值);
?、劾^續(xù)提高電壓，導(dǎo)致帶電離子的增加，放電電流隨之上升;當(dāng)電極間的放電電壓大于某一臨界值(點(diǎn)火起輝電壓)時(shí)，放電電流會(huì)突然迅速上升，陰-陽(yáng)極間電壓陡降并維持在一個(gè)較低的穩(wěn)定值上。工作氣體被擊穿、電離，并產(chǎn)生等離子體和自持輝光放電，這就是“湯生放電”的基本過(guò)程，又稱為小電流正常輝光放電。
?、艽趴匕械年帢O接靶電源負(fù)極，陽(yáng)極接靶電源正極，進(jìn)入正常濺射時(shí)，一定是在氣體放電伏-安特性曲線中的“異常輝光放電區(qū)段” 運(yùn)行。其特點(diǎn)是，隨著調(diào)節(jié)電源輸出的磁控靶工作電壓的增加，濺射電流也應(yīng)同步緩慢上升。
(2)脈沖直流輝光放電
脈沖或正弦半波中頻靶電源的單個(gè)脈沖的氣體放電應(yīng)與直流氣體放電伏-安特性曲線異常輝光放電段及之前段的變化規(guī)律相符。可以將其視為氣體放電伏-安特性在單個(gè)脈沖的放電中的復(fù)現(xiàn)。脈沖直流靶電源在脈沖期間起輝濺射，在脈沖間隙自然滅輝(因頻率較高，肉眼難以分辨)。
濺射靶起輝放電后，當(dāng)電源的輸出脈沖的重復(fù)頻率足夠高時(shí)，由于真空腔體內(nèi)的導(dǎo)電離子還沒(méi)有*被中和完畢，第二個(gè)(以后)重復(fù)脈沖的復(fù)輝電壓與濺射靶的工作電壓接近或相同。當(dāng)電源輸出脈沖的重復(fù)頻率很低(例如幾百HZ以下)或滅弧時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(大于100ms以上)，濺射靶起輝放電后，由于真空腔體內(nèi)的導(dǎo)電離子已基本被中和掉，第二個(gè)(以后)重復(fù)脈沖的復(fù)輝電壓恢復(fù)至較高數(shù)值，與點(diǎn)火起輝時(shí)的高電壓接近或相同。
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