пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

37. Емісійні якості плазми. Плазмові джерела електронів та іонів.

Емісійна складова плазми містить випромінювання атомів та однозарядних іонів, спектральні лінії яких відповідають переходам із станів одно- та двоелектронного збудження і є придатними для емісійної діагностики. Із віддаленням зони відбору випромінювання від мішені з 1 до 7 мм інтенсивність спектральних ліній атомів зростає, а для іонів – зменшується, основна роль при утворенні збуджених станів атомів та іонів відводиться рекомбінаційним процесам. На залежності інтенсивності випромінювання спектральних ліній від часу виявлено ряд проміжків із квазістаціонарними режимами утворення збуджених станів, чергування яких відбувається стрибками, що зумовлено чергуванням способів енерговводу та енергообміну біля мішені і залежністю механізмів збудження від параметрів плазми при віддаленні від неї.

Динаміка випромінювання однокомпонентної плазми на відстані 1 мм від мішені характеризується двома максимумами, перший з яких спостерігається при дії лазера і в ньому переважає випромінювання іонів та високозбуджених атомів. У другому максимумі переважає випромінювання атомів з нижніх енергетичних станів. При поширенні просторова структура плазми змінюється внаслідок перемішування. Середнє значення швидкості поширення лазерної плазми складає ~ 10 км/с. На відстані 7 мм від мішені залежності інтенсивності випромінювання від часу характеризуються одним широким максимумом, який може мати складну структуру зумовлену неоднорідностями просторового складу та параметрів плазми.

Співвідношення інтенсивностей та відсоткових внесків випромінювання іонів в спектрі ерозійної плазми сполук не відповідає ієрархії енергій іонізації для різних елементів. Іони в такій плазмі утворюються внаслідок іонізації та дисоціації молекул сполуки при виході їх з поверхні твердого тіла. Утворення ерозійної плазми зумовлено двома етапами ерозії: лазерним випромінюванням, коли переважають фотостимульовані процеси та локалізованим нагріванням мішені, коли переважають теплові процеси. Специфіка лазерної ерозії складних сполук зумовлена зміною механізму дисоціації для молекулярних іонів при зміні виду енерговводу. Відмінність механізмів деструкції молекул в різних просторових частинах плазми зумовлює відмінності в складі частинок, які випромінюють світло.

Усереднена за часом температура електронів ерозійної плазми знаходиться в межах десятих часток – одиниць електронвольт і повільно зменшується із збільшенням відстані від мішені. Абсолютне значення електронної температури добре узгоджується із енергетичним положенням вузького місця рекомбінаційного потоку. Зміна електронної температури в просторі мало залежить від умов утворення лазерної плазми. На часових залежностях температури та концентрації електронів міститься кілька максимумів, положення яких не співпадає з положенням максимумів інтенсивності випромінювання плазми. Часова зміна електронної температури знаходиться в межах десятих часток – одиниць електронвольт. Величина концентрації електронів на залежності від часу змінюється, відхиляючись на 2-3 порядки від середнього значення ~1016 см-3. Середнє значення концентрації електронів при віддаленні від мішені з 1 до 7 мм зменшується в межах одного порядку величини.

Встановлено, що час рекомбінації іонів однієї ступені іонізації в лазерній плазмі на основі сполук та їх складових в чистому вигляді знаходиться в межах одного й того ж порядку величини. Виявлено, що значення часу рекомбінації для одно- та двозарядних іонів істотно залежить від відстані до мішені. При малих відстанях ~ 1 мм час рекомбінації знаходиться в діапазоні десятків наносекунд та околі десяти наносекунд, відповідно, а на відстані 7 мм від мішені часи рекомбінації відрізняються менше і збільшуються до декількох мікросекунд.

 

Механізм запалювання слабострумового поперечного об’ємного розряду у робочих середовищах імпульсно-періодичних джерел випромінювання на переходах атомів гелію, неону, молекулах азоту та фториду водню пов’язаний з динамічним профілюванням напруженості внутрішнього електричного поля і формуванням високошвидкісної іонізаційної хвилі. Спектри, динаміка і коротка тривалість імпульсів випромінювання континуума неону високої щільності і його збіг у часі з максимумами струму ПОР дозволили ототожнити це випромінювання з випромінюванням на електронно-коливальних переходах молекулярних іонів  у спектральному діапазоні 190-400 нм.

Новий режим роботи електророзрядних джерел з дискретним спектром випромінювання на монофторидах і монохлоридах Ar, Kr, Xe в спектральній області Dl=192-353 нм, які працюють на складних газових сумішах інертних газів (He/Ar/Xe; Ar/Kr/Xe тощо) із комплексним галогеноносієм SF6/НСl; найбільш вірогідним механізмом утворення молекул RF* в елегазовій плазмі є рекомбінація іонів F, SF6 з іонами важких інертних газів R+, а RCl* при рекомбінації іонів R+ з іонами Cl;

заселення атомів Nе(3р,3р') в плазмі вiд’ємного коронного розряду в системі електродів „голки-сiтка (-площина)” на сумiшах інертних газів із молекулами водню при тисках Р=100-350 кПа зумовлено в результатi реакції дисоцiативної рекомбiнацiї молекулярних iонiв  з електронами, а зменшення інтенсивності випромінювання спектральної лінії 585,3 нм атома неону - гасінням верхнього енергетичного рівня NeI молекулами водню;

коронний розряд в системах електродів „голки-сітка (-площина)” на сумiшах iнертних газiв із молекулами F2, SF6, N2 при тисках 100 кПа з парціальним тиском молекулярного компонента 5 кПа можна використати в системах електричного прокачування у джерелах випромiнювання на переходах ексимерних молекул і молекул азоту на основі аналізу умов формування, електричних та емісійних характеристик даного розряду. Механізм утворення плазми суцільної генераційної зони великого об'єму (V 10 см3), яка формується в багатоелектродному негативному коронному розряді атмосферного тиску на сумішах інертних газів з молекулами фтору; дана плазма є селективним джерелом випромінювання монофторидів важких інертних газів та спектральних ліній ексимероформуючого газу (Ar, Kr, Xe) в видимій та близькій інфрачервоній областях спектру; виділення цих спектральних ліній зумовлено розселенням нижніх метастабільних станів атомів важких інерних газів в результаті процесів пеннінгівської іонізації; утворення ексимерних молекул в генераційній зоні відбувається переважно в „гарпунних” реакціях між атомами R(np) і молекулами SF6 та іон-іонній рекомбінації з участю негативних (F) й позитивних (R+) іонів.


10.01.2014; 23:16
хиты: 0
рейтинг:0
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь