Úvod do spektroskopie plazmatu Zdeněk Navrátil



Yüklə 5,62 Mb.
tarix29.07.2018
ölçüsü5,62 Mb.
#59569


Úvod do spektroskopie plazmatu

  • Zdeněk Navrátil

  • Ústav fyzikální elektroniky PřF MU


Osnova

  • Stručně k počátkům

  • Instrumentace

  • Metody OES pro diagnostiku plazmatu

  • Aplikace v průmyslu

  • Závěr



Stručně k počátkům

  • Isaac Newton (1672): interpretace lomu světla na hranolu

  • Joseph von Fraunhofer (kolem 1815): analýza spektra Slunce

  • Robert Wilhelm Bunsen, Gustav Robert Kirchhoff (1860)

  • simulace absorpce,

  • spektrální analýza



Instrumentace

  • Typický spektrometr

  • vstupní štěrbina

  • závěrka

  • zrcadla

  • difrakční mřížka

  • detektor (fotonásobič, CCD, ICCD…)

  • vlákno



Instrumentace



Difrakční mřížka – charakteristiky

  • podmínka pro maximum

  • rozlišovací schopnost

  • odleskový úhel (vlnová délka)



Volba mřížky



Volba mřížky



Metody OES pro diagnostiku plazmatu

  • chemické složení plazmatu, přítomnost a koncentrace excitovaných částic

  • koncentrace a teplota elektronů

  • koncentrace a teplota neutrálního plynu

  • elektrické pole

  • rozsah vlnových délek 190 - 1200 nm

  • OES/OAS



Metody měření teploty

  • základní metody vycházejí z předpokladu Boltzmannova rozdělení pro populace stavů atomů a molekul



Metody měření teploty

  • Př. měření rotační teploty OH



Metody nízkého rozlišení

  • studuje se nerozlišená struktura molekulárních pásů

  • vhodné pro malé spektrometry

  • př. rotační teplota - aproximuje teplotu plynu



Metody měření koncentrace elektronů

  • Čistě spektroskopické metody většinou využívají

  • absolutní intenzitu spektrálních čar

  • relativní intenzity spektrálních čar (poměry)

  • šířku nebo profil spektrální čáry

  • absolutní intenzitu kontinua



Stanovení ne z absolutní intenzity

  • koronová rovnováha

  • lokální termodynamická rovnováha



Stanovení ne z relativních intenzit

  • z relativních intenzit se běžně stanovuje teplota (existuje-li)

  • v některých případech je závislost na ne silnější



Stanovení ne z poměru intenzit



Stanovení ne, Te z poměru intenzit



Stanovení ne z profilu spektrální čáry

  • Rozšíření spektrální čáry může mít různý původ:

    • Dopplerovo
    • přirozené
    • Starkovo → ne
    • rezonanční
    • Van der Waalsovo
    • přístrojové
  • Starkův jev

    • mikropole elektronů a iontů
    • rozdílný pro vodík a ostatní atomy


Stanovení ne z profilu spektrální čáry



Aplikace v průmyslu

  • vývoj světelných zdrojů (světelný výkon, spektrální složení, teplota chromatičnosti, UV)

  • monitorování plazmových procesů (čistota plynu, stabilita podmínek, koncentrace produktů – např. ozónu, detekce ukončení)



Monitoring odleptávání GaN

  • RIE GaN na Al2O3 substrátu

  • RF výboj 13,56 MHz, 6 Pa Cl2



Monitoring PVD technologie SHM

  • monitorování povlakovacího procesu

  • nc-(Ti1-xAlx)N/a-Si3N4 vrstvy

  • odpařování katod Ti / AlSi elektrickým obloukem



Monitoring PVD technologie SHM



Monitoring PVD technologie SHM



Závěr

  • optická spektroskopie poskytuje řadu metod pro diagnostiku plazmatu, které mohou být použity i v průmyslové praxi

  • dovoluje monitoring důležitých parametrů ovlivňujících účinnost plazmového procesu

  • její zapojení do průmyslového systému je poměrně snadné a nenákladné



Automatizace spektroskopie

  • hardware: připojení k počítači přes USB, RS232, GPIB

  • software: určitá podpora v dodávaném softwaru (spouštění měření, digitální výstupy, specifické výpočty)

  • vlastní programování přes DLL; C++, Delphi, Java, LabView



Ovládání spektrometru

  • Params:= InitParams(Mode, Average, IntgrTime, ScanDark,

  • CorrectDark, @Master, @Slave, ShowSetup);

  • OOI_ParamSet(@Params);

  • OOI_EnableMultichannelSpectra(1);

  • OOI_ContinuousScan(HInstance);

  • procedure TSpRMainForm.DataHandler(var Message:TMessage);

  • message OOI_DATAREADY;

  • begin

  • for pixel:= 0 to MasterCount-1 do

  • begin

  • wl:= MI + MC1*Pixel + MC2*Power(Pixel,2) + MC3*Power(Pixel, 3);

  • int:= Master[pixel];

  • end;

  • OOI_BufferEmpty(HInstance, Message.wParam);

  • end;

  • OOI_Stop(HInstance);




Yüklə 5,62 Mb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2023
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə