本书主要内容包括以下几个部分：一是射频空心阴极放电中空心阴极效应(hollow cathode effect，HCE)的变化规律以及放电参数的变化对HCE的影响。二是空心阴极孔外等离子体密度的增强机理。得到了阴极孔外的电子密度与电压、气压、二次电子发射系数、孔径、孔深、直流偏压等参数的关系。三是通过实验研究射频空心阴极放电中的发光条纹现象，得到了不同气压、功率、孔深下的条纹间距ΔS、电场以及电子密度等参数。本书的主要特点是具有专业性，系统性，**性，指导性这几个特点。 本书非常适合作为低温等离子体物理领域的研究生及科研人员的参考用书。

1.1 研究背景和意义
空心阴极放电是一种阴极为空腔状结构的特殊放电形式。由于这一特殊空腔结构，放电存在“空心阴极效应(HCE)”[1]。与正常辉光放电相比，空心阴极放电具有如下特点：(1)工作气压高，维持电压低，电流密度大；(2)体等离子体区内的电子、离子密度高；(3)空心阴极放电中具有大量高能电子；(4)阴极孔内存在强烈的溅射。基于以上特点，空心阴极放电已广泛地应用于光谱化学[2,3]、等离子体喷涂[4,5]、等离子体推进器[6]等领域。*近，人们又开发了射频空心阴极放电等离子体源(radio frequency hollow cathode discharge，RF-HCD)，它是射频容性耦合等离子体源(radio frequency capacitively coupled plasma，RF-CCP)的一种特殊结构，其特点是将射频源施加于空心阴极上。在 RF-HCD 结构中，存在两种机制来加强电离：高频效应和 HCE。因此，RF-HCD 能取得比常规的 RF-CCP 更高的等离子体密度。而提高等离子体密度是提高薄膜沉积速率的有效方法，因此射频空心阴极放电经常用于薄膜的快速沉积 [7-9]、干刻蚀[10] 和材料的表面处理中[11,12]。
但利用 RF-HCD 产生的高密度等离子体一般在空腔内部，经常得不到充分利用。利用气流喷射技术可以导出空心阴极内产生的高密度等离子体[13]，这样就可以在空心阴极的外部利用其孔内放电产生的高密度等离子体。另外一种引出高密度等离子体的方法是采用所谓“增强型辉光放电”模式，它通常是在放电的轴向方向外加磁场，从而使高密度等离子体得以向孔外延伸[14,15]。
在实际的RF-HCD的应用中，为了得到良好的刻蚀或沉积产品，对刻蚀和沉积中等离子体的物理过程进行研究是极其必要的[16]。这些研究包括RF-HCD的HCE特性、RF-HCD的孔外等离子体密度增强机理、放电参数(如电源电压、阴极孔径、孔深等)对HCE和孔外等离子体密度的影响等。而通过实验方法很难获得射频放电中一个周期内不同时刻放电参数的变化，从而也很难通过实验方法来研究RF-HCD中等离子体的物理过程。而计算机仿真模拟则可以很好地再现一个周期内放电参数的变化，因此，它是研究RF-HCD中等离子体物理过程的较好方法。

**章 绪论 1.1 研究背景和意义 1.2 射频空心阴极放电的研究进展 1.2.1 空心阴极效应 1.2.2 射频空心阴极放电中的电子加热 1.2.3 密度增强的射频空心阴极放电研究 1.3 气体放电中的条纹研究 1.3.1 气体放电条纹的背景介绍 1.3.2 直流辉光放电中的条纹 1.3.3 射频放电中的条纹 1.3.4 其他放电系统中的条纹 1.4 本书的研究内容与安排 第二章 PIC/MCC数值模拟方法 2.1 概述 2.2 PIC方法 2.2.1 电荷分配方法 2.2.2 泊松方程 2.2.3 粒子推进 2.3 MCC模型 2.4 碰撞后速度的确定 2.5 本书采用的结构模型 2.5.1 模型描述 2.5.2 代码验证 第三章 RF-HCD中的空心阴极效应 3.1 RF-HCD中HCE的一般特性 3.1.1 存在HCE时的电子密度分布 3.1.2 改变孔径对HCE的影响 3.1.3 射频电压的周期性变化对HCE的影响 3.1.3.1 空心电极鞘层扩张时的鞘层动力学 3.1.3.2 空心电极鞘层塌缩时的鞘层动力学 3.1.4 射频空心阴极放电中HCE的变化规律 3.1.4.1 空心电极鞘层扩张时的HCE变化规律 3.1.4.2 空心电极鞘层塌缩时的HCE变化规律 3.2 HCE的影响因素 3.2.1 电压对HCE的影响 3.2.2 二次电子发射系数对HCE的影响 3.2.3 外加偏压对HCE的影响 3.2.4 电极间距对HCE的影响 3.2.5 孔深对HCE的影响 3.2.6 孔径对HCE的影响 3.2.7 气压对HCE的影响 3.3 讨论 3.4 本章小结 第四章 RF-HCD中的孔外等离子体增**应 4.1 RF-HCD中的孔外增强放电 4.2 孔外等离子体密度的影响因素 4.2.1 电压对孔外等离子体密度的影响 4.2.2 二次电子发射系数对孔外等离子体密度的影响 4.2.3 外加直流偏压对孔外等离子体密度的影响 4.2.4 孔深对孔外等离子体密度的影响 4.2.5 孔径对孔外等离子体密度的影响 4.2.6 气压对孔外等离子体密度的影响 4.3 讨论 4.4 本章小结 第五章 RF-HCD中的条纹现象 5.1 实验装置 5.2 低气压下RF-HCD中的条纹 5.3 放电参数对条纹的影响 5.3.1 功率对条纹的影响 5.3.2 气压对条纹的影响 5.3.3 管径对条纹的影响 5.3.4 孔深对条纹的影响 5.4 条纹化通道的电场及其与条纹间距ΔS的关系 5.5 RF-CCP条纹的机理 5.6 本章小结 第六章 总结和展望 6.1 本书主要工作和结论 6.2本书主要的创新性成果 6.3 对今后工作的展望 参考文献