第4章 等离子表面冶金的物理基础
双层辉光等离子表面冶金技术,是在真空条件下利用辉光放电形成的低温等离子体中的正离子轰击源极(靶材),使源极中的合金元素被溅射出来,从而产生表面合金化所需要的金属原子与离子,并通过离子和其他粒子与工件表面的相互作用,经过吸附和扩散而形成表面合金。其物理过程主要包括双层辉光放电条件下的等离子体的产生、粒子和粒子对源极的轰击和溅射、被溅射出的合金元素在辉光放电空间中的输运、合金元素在工件表面的聚集吸附与扩散等过程。本章将对上述物理过程所涉及的一些物理基础问题进行初步探讨。
4.1 辉光放电及其放电特性
4.1.1 气体放电
众所周知,天空中的闪电就是一种气体放电现象。气体通常由中性分子或原子组成,是良好的绝缘体。但在一定条件下,气体在电场中可以导电并发生放电现象。气体的导电性取决于其中电子、离子的产生及其在电场中的运动。加热、照射(紫外线、X射线、放射性射线)等都能使气体电离,这些因素统称电离剂。在气体电离的同时,还有正负离子相遇复合为中性分子以及正负离子被外电场驱赶到达电极与电极上异号电荷中和的过程。随着外电场的增强,电离所产生的全部离子都在电场的作用下,被驱赶到电极上,致使电流达到饱和。饱和电流的大小取决于电离剂的强度。一旦撤除电离剂,气体中离子很快消失,电流终止。这种完全靠电离剂维持的气体导电称为被激导电或非自持导电。
展开