等離子體與器壁、電極接觸時(shí),在交界面處會(huì )形成一個(gè)電中性被破壞的薄層, 這個(gè)偏離電中性的薄層稱(chēng)為等離子體鞘,也稱(chēng)為常壓大型等離子表面清洗機等離子體鞘層、鞘層的形成與等離子體屏蔽效應密切相關(guān),是等離子體受到擾動(dòng)時(shí),由德拜屏蔽產(chǎn)生的空間電荷層。(plasma sheath)
等離子體鞘(plasma sheath)可以在電極或器壁表面形成,依據電極或器璧電位與等離子體電位關(guān)系,可分為離子鞘和電子鞘。電極近旁的鞘:設等離子體電位為Vp,電極電位為Vs,當電極電位Vs與等離子體電位Vp所有一個(gè)差值時(shí)接通外電路,電極上會(huì )有電流流過(guò),這相當于引入一個(gè)外電勢作用于等離子體。當Vs
浮置基板處的鞘層:當插入等離子體的是絕緣材料,因為電流不能通過(guò),所以到達絕緣體表面的帶電粒子要么在表面處相互復合,要么返回等離子體區。在 等離子體中,由于電子的運動(dòng)速度大于重粒子的運動(dòng)速度,絕緣體表面會(huì )出現凈的負電荷積累,即表面相對于等離子體區呈負電勢。表面區的負電勢將排斥向表面運動(dòng)的后續電子,吸引正離子,直到絕緣體表面的負電勢達到某個(gè)確定值,使離子流與電子流相等為止。這時(shí)絕緣體表面電位Vf趨于穩定,Vf與等離子體電位之間的差值(Vp-Vf)保持定值。此時(shí)在靠近絕緣體表面存在一個(gè)空間電荷層,這個(gè)空間電荷層為離子鞘。由于等離子體中的絕緣體通常被稱(chēng)為浮置基板,絕緣體的電位常稱(chēng)為浮置電位。顯然浮置電位是一個(gè)負值,而浮置基板與等離子體交界處形成的是一個(gè)由正離子構成的空間電荷層。因此任何絕緣體,包括反應器壁置于等離子體中都會(huì )形成離子鞘。
等離子體鞘(plasma sheath)是等離子體重要特征之一,等離子體鞘的具體表現與體系溫度T和粒子密度n密切相關(guān)。通過(guò)對鞘層的研究可以了解等離子體的一些重要性質(zhì)。