Новосибирский государственный технический университет
Новосибирский государственный технический университет
УДК 537.523.9 Прочие виды разрядов в газах при нормальном давлении
УДК 533.9.082 Основы методов диагностики плазмы
УДК 533.9...15 Низкотемпературная плазма (от 10000 до 100000 K)
ГРНТИ 29.33 Лазерная физика
ОКСО 03.04.02 Физика
ББК 223 Физика
ТБК 6135 Оптика
BISAC TEC019000 Lasers & Photonics
Работа посвящена исследованию концентрации электронов гибридной плазмы атмосферного давления, поддерживаемой излучениями СВЧ диапазона (2,47 ГГц) и СО2 лазера (10,6 мкм) в камере экспериментального плазмохимического реактора, разработанного для исследования процесса синтеза алмазоподобных и других покрытий. Реактор создан на основе СВЧ резонатора на ТМ012-моде квазицилиндрической формы, в который одновременно с СВЧ излучением вводится сфокусированное излучение СО2 лазера. Исследованы контуры линии атомарного водорода Hα, излучаемые СВЧ и гибридной плазмой в смесях H2:Ar:CH4. Контуры линии Hα в спектрах гибридной плазмы, в отличие от контуров этой линии, излучаемых СВЧ плазмой, аппроксимируемых функцией Лоренца, имеют широкие крылья и описываются функцией Лоренца с двухконтурной аппроксимацией, что указывает на существенную пространственно-временную неоднородность гибридной плазмы. Измеренные по штарковскому уширению линий Hα концентрации электронов в СВЧ плазме атмосферного давления лежат в диапазоне 5×1014-1016 см-3. В гибридной плазме концентрация электронов, соответствующая контуру с меньшей полушириной, несколько превышает концентрацию электронов в СВЧ плазме и лежит в диапазоне 1015- 5×1016 см-3. В случае фокусировки лазерного излучения в области сгустка СВЧ плазмы концентрация электронов, измеренная по контуру с большей полушириной, составляет величину ~1017см-3.
СВЧ разряд, лазерная плазма, концентрация электронов, штарковское уширение, двухконтурная аппроксимация, пространственно-временная неоднородность.
1. Konov V.I., Prokhorov A.M., Uglov S.A., Bolshakov A.P., Leontiev I.A., Dausinger F., Hügel H., Angstenberger B., Sepold G., Metev S. CO2 laser-induced plasma CVD synthesis of diamond //Appl. Phys. A. 1998. V. 66. P. 575–578.
2. Vikharev A.L. , Gorbachev A.M., Lobaev M.A., Radishev D.B. Multimode cavity type MPACVD reactor for large area diamond film deposition // Diamond and Related Materials. 2018. V. 83. P. 8–14.
3. Weng J., Liu F., Xiong L.W., Wang J.H., Sun Q. Deposition of large area uniform diamond films by microwave plasma CVD // Vacuum. 2018. V.147, P.134-142.
4. Райзер Ю.П. Лазерная искра и распространение разрядов.– М.: Наука, 1974.–308 с.
5. Yamada H., Chayahara A., Mokuno Y., Shikata S. Microwave plasma generated in a narrow gap to achieve high power efficiency during diamond growth // Diamond & Related Materials. 2009. V.18. P.117–120.
6. Gicquel A., Chenevier M., Hassouni Kh., Tserepi A., Dubus M. Validation of actinometry for estimating relative hydrogen atom densities and electron energy evolution in plasma assisted diamond deposition reactors //J. Appl. Phys. 1998. V.83. P. 7504.
7. Ma Z., Wu C., Wang J., Zhao H., Zhang L., Fu Q., Wang C. Development of a plate-to-plate MPCVD reactor configuration for diamond synthesis // Diamond & Related Materials. 2016. V. 66, P.135-140.
8. Медведев А.Э., Пинаев П.А. Лазерно-плазменный синтез при комплексном воздействии лазерной плазмы и СВЧ поля / XLVI Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 18 – 22 марта 2019 г. Сборник тезисов, C. 216.
9. Плазма в лазерах. Пер. сангл. / Под ред. Дж. Бекефи.– Москва, Энергоатомиздат, 1982. – 416 с.
