等离子体金属表面氮化中放电温度对氮原子态粒子的影响

计算物理 ›› 2004, Vol. 21 ›› Issue (2): 173-178.

等离子体金属表面氮化中放电温度对氮原子态粒子的影响

张连珠, 于富强, 孔令宜, 何琪

河北师范大学物理学院, 河北石家庄 050016

收稿日期:2003-03-19 修回日期:2003-09-01 出版日期:2004-03-25 发布日期:2004-03-25
作者简介:张连珠(1957-),女,河北张家口,副教授,主要从事辉光放电等离子体动力学方面的研究.

The Effect of Discharge Temperature upon Atomic Species in Plasma Nitriding of Steel Surface

ZHANG Lian-zhu, Yu Fu-qiang, KONG Ling-yi, HE Qi

College of Physics, Hebei Normal Unversity, ShiJiaZhuang 050016, China

Received:2003-03-19 Revised:2003-09-01 Online:2004-03-25 Published:2004-03-25

摘要/Abstract

摘要： 采用快电子和重粒子(N₂⁺,N⁺,N_f)混合的Monte Carlo模型,研究了氮直流辉光放电等离子体金属表面氮化过程中.e-N_2s及N₂⁺-N_2s两种碰撞离解过程产生的原子态粒子(N⁺,N)的产生率和氮化粒子(N⁺,N_f)轰击靶表面的能量、粒子数密度及入射角分布随气体温度的变化规律.结果表明,使阴极靶处活性粒子(N⁺,N_f)的能量高且粒子数密度大,存在一个最佳放电温度;粒子(N⁺,N)的产生率及在靶表面的密度数都随着放电气体温度的升高而减少;有大量中性快原子N_f在工件表面小角入射,且粒子(N⁺,N_f)角分布受温度的影响很小.

关键词: 金属表面氮化, 氮直流辉光放电, Monte Carlo模拟, N₂⁺-N₂离解碰撞

Abstract: Based on a combination of Monte Carlo models of fast electrons and species(N₂⁺,N⁺,N_r),Creation rates of atomic species(N⁺,N)and energy,density and angular distribution of species(N⁺,N_f)bombarding negative target in nitrogen dc discharge plasma-assisted nitriding of steel surface are investigated for e^-+N_2s→N⁺+N_s+2e^-及N₂¹+N_2s→N⁺+N_s+N₂.It is found that these is an optimum discharge temperature for the energy distribution of species(N⁺,N_f)at the cathode,creation rate and density of atomic species(N⁺,N)decreases with increasing temperature at steel surface,calculated results are generally in agreement with experimental ones.

Key words: Steel surface nitriding, nitrogen dc glow discharg, Monte Carlo simutation, N₂⁺-N_-2 dissociation collisions

中图分类号:

O539

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