БП_отзыв вед.орг (1097936), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Проведен обзор литературных данных по спектральным исследованиямгазовых разрядов, на основе которого создана база данных излучательных характеристикплазмы. Методами эмиссионной спектроскопии исследованы разряды постоянного тока, ВЧи СВЧ разряды в азотосодержащих смесях. Из обработки спектров определеныспектральный состав и распределения энергии по внешним и внутренним степеням свободыи концентраций возбужденных частиц в разрядах постоянного тока, ВЧ и СВЧ разрядах, атакже в отрицательном коронном разряде в жидком и газообразном гелии, на стадииэлектрического пробоя в жидком азоте в системе электродов острие - плоскость.
Наиболееинтересными являются новые результаты исследований распределения энергии по внешними внутренним степеням свободы возбужденных частиц в отрицательном коронном разряде вжидком и газообразном гелии, а также приэлектродной области СВЧ разряда, возбуждаемоговблизи электрода - антенны в азотосодержащих смесях.4Втретьейглавестолкновительно-излучательнойразвитамоделисоставляющаяазотнойуровневойполуэмпирическойнизкотемпературнойплазмы-вычислительный модуль, описывающий уровневую кинетику молекулы и иона молекулыазота в электронно-возбужденных состояниях. Эта глава наиболее интересна, посколькуфизико-химические процессы в модели рассматриваются с разрешением по колебательнымуровням молекулы азота в излучающих возбужденных состояниях, которые частоиспользуются для спектральной диагностики азотной плазмы.
Модуль включает базуданных: компонентного состава; концентраций атомов азота и молекул в возбужденныхсостояниях; коэффициентов скоростей и сечений физико-химических процессов; функциираспределения по колебательным уровням молекулы азота в возбужденных состояниях,измеренных в проточных реакторах, в газовых разрядах и послесвечении в азотосодержащихсмесях.
Результаты расчетов сопоставляются с большим количеством экспериментальныхданных, полученных в диссертации и другими авторами. Особо следует выделить в этойглаве предложенный соискателем метод идентификации и установления иерархии физикохимических процессов, которые играют заметную роль в образовании и гибели частиц ввозбужденных состояниях, выбранных для спектральной диагностики и приложений азотнойнизкотемпературной в плазмохимических технологиях. Расширение кинетической схемыуровневой полуэмпирической столкновительно-излучательной модели азотной плазмы засчет включения колебательной кинетики электронных состояний молекулы азота иполученное согласие между рассчитанными и измеренными функциями распределениями поколебательным уровням молекулы азота в электронно-возбужденных состояниях являютсяинтересными и перспективными с точки зрения развития экспериментально-расчетныхметодикдлядиагностикиконцентрацииэлектронов,амплитудынапряженностиэлектрического поля, степени поступательно-колебательной неравновесности в газовыхразрядах, поддерживаемых в переменных электромагнитных полях, в азоте.Четвертая глава посвящена исследованию кинетики возбужденных частиц вводородной низкотемпературной плазмы методами спектроскопии КАРС, эмиссионнойспектроскопии и численного моделирования.
Особое внимание заслуживают новыерезультаты измерений поступательной и колебательной температуры молекул водорода восновном состоянии в ВЧ разрядах емкостного и индуктивно-емкостного типов в водороде.Практический интерес имеют результаты обработки спектров испускания водороднойплазмывусловияхэлектронно-циклотронногорезонанса:определеныфункциираспределения по вращательным и колебательным уровням молекулы водорода в основном иэлектронно-возбужденных состояниях.5Большое теоретическое значение и перспективу имеют разработанные авторомсогласованные физическая и математическая модели кинетики возбужденных молекулводорода в синглетных состояниях и функции распределения электронов по энергиям ссоответствующими базами данных столкновительно - излучательных характеристик.Результаты расчетов по модели сравниваются с большим количеством экспериментальныхданных, полученных в диссертации и другими авторами.
Показано, что явный учет кинетикисинглетных состояний молекулы водорода существенно влияет на результаты определенияфункции распределения по высоким колебательным уровням молекулы водорода в газовыхразрядах, поддерживаемых переменными электромагнитными полями.В пятой главе разработан метод, который имеет большое практическое значения длявыращивания тонких пленок из оксидов титана. Он позволяет: устранить образование влазерно-индуцированной плазме частиц с размерами до десятков микрон; улучшитьоптические свойства пленок.Не менее важное теоретическое значение имеет развитая в данной главе уровневаястолкновительно - излучательная модель титаносодержащей низкотемпературной плазмыдля оптической диагностики лазерно - индуцированной плазмы. Приведены результатыисследований методами эмиссионной спектроскопии и численного моделирования лазерноиндуцированной плазмы при осаждении тонких пленок методом испарения мишени изоксидов титана под действием лазерного излучения в ВЧ разряде в кислороде.Особо следует выделить разработанные автором методы лазерного рассеяния ипоглощения для исследования образования наночастиц кремния в ВЧ разряде в смесяхтетрафторида ( SiF4 H 2 ) и тетрагидрида ( SiH 4 H 2 ) кремния с водородом.В заключении приведены основные результаты и положения, выносимые на защиту.Обоснованность научных положений, выводов и достоверность теоретическихрезультатовисследованийподтверждаетсяихсравнениемсмногочисленнымиэкспериментальными данными, полученными в диссертации и опубликованными научнымиколлективами в России и за рубежом.
Достоверность экспериментальных результатовподтверждается тем, что они получены независимыми методами на различных установках иподтверждается их сравнением с результатами расчетов и измерений, выполненных вдиссертации и за рубежом.Результаты исследования представлены в более 36 реферируемых зарубежных иотечественных журналах из списка ВАК.Научная новизна работы:- разработана уровневая полуэмпирическая столкновительно-излучательная модельгазовых разрядов при низких давлениях в азоте, описывающая кинетику электронов,6нейтральных и ионизованных атомов и молекул азота в основном и возбужденныхсостояниях с детализацией по колебательным уровням;- представлены модели расчета и обработки спектров испускания и КАРС,позволяющие определять функции распределения частиц по возбужденным состояниям, вкоторых не требуются предварительные предположения о характере распределениязаселенностей по энергетическим уровням частиц;- методами спектроскопии КАРС исследованы функции распределения повращательным и колебательным уровням молекул азота и водорода в основном состоянии вбезэлектродном ВЧ разряде индуктивно-емкостного типа;- с помощью экспериментально-расчетных методик, развитых в диссертации,определены распределение энергии по внешним и внутренним степеням свободывозбужденных частиц, концентрация электронов, напряженность электрического поля, вСВЧ разрядах, возбуждаемых вблизи электрода-антенны и в прямоугольном волноводе ирезонаторе в азоте;- теоретическое описание колебательной кинетики молекул водорода выполнено сявным учетом в кинетической схеме процессов с участием молекулы водорода ввозбужденныхсинглетныхэлектронныхсостояниях,представляющихинтересдляэмиссионной спектроскопии водородной низкотемпературной плазмы;- реализован метод выращивания тонких оптических пленок из оксидов титанапосредством испарения материала мишени под действием лазерного излучения в ВЧ разрядев кислороде, позволяющий уменьшить содержание в пленках частиц; улучшить ихстехиометрию;увеличитьскоростьосаждения пленок, показательпреломления икоэффициент пропускания;- исследовано образование наночастиц кремния в ВЧ разряде емкостного типа всмесях тетрафторида кремния с водородом.Теоретическаяполуэмпирическихзначимостьработысостоитстолкновительно-излучательныхвмоделейразработкеазотнойиуровневыхводороднойнизкотемпературной плазмы, которые воспроизводят большой набор экспериментальныхданных и удовлетворяют современным требованиям для оптической диагностики газовыхразрядов.
Автором показано, что модель азотной плазмы в сочетании с методамиспектроскопии КАРС, зондовой диагностики и эмиссионной спектроскопии позволяетполучать сведения о параметрах разрядов постоянного тока и СВЧ разрядов, недостижимыеэкспериментальными и теоретическими методами в отдельности. Сочетание уровневыхстолкновительно - излучательных моделей плазмы со спектральными методами является7основойэкспериментально-расчетныхметодик,которыесущественнорасширяютвозможности теоретических методов и экспериментальных методик в определениипараметров плазмы. Разработанные в диссертации экспериментально-расчетные методикипозволяют обосновать выбор молекулярных полос и атомных линий для диагностики плазмыиинтерпретироватьмеханизмыфизико-химическихпроцессов,обуславливающихспектральных состав излучения газовых разрядов.Показано, что корональное приближение не применимо для обработки спектральныхизмерений, выполненных в СВЧ разряде, возбуждаемом в резонаторе и в сферическойобласти СВЧ разряда, возбуждаемого вблизи электрода - антенны.
Оно справедливо дляобработки спектральных данныхв СВЧ разряде в прямоугольном волноводе иприэлектродной области СВЧ разряда, возбуждаемого вблизи электрода - антенны.Автором предложен новый подход для моделирования и обработки спектров КАРСмолекул азота и водорода, записанных широкополосным способом с применениемспектральных приборов со средней дисперсией. Поскольку распределения по колебательнымуровням молекул в основном состоянии могут заметно отличаться от распределений,рассчитанных по формулам Больцмана, Тринора и Гордиеца-Тринора, то в отличие отмоделей расчета спектров КАРС, представленных в литературе, соответствующая модель,развитая в диссертации, допускает определение распределения по колебательным уровняммолекулвосновномсостоянииспривлечениемуровневойполуэмпирическойстолкновительно-излучательной модели азотной и водородной низкотемпературной плазмы.Применение данного подхода позволило получить новые сведения о степени колебательно поступательной неравновесности в безэлектродных ВЧ разрядов индуктивно - емкостноготипа в азоте и водороде, которые широко применяются в качестве источниковнизкотемпературной плазмы.В диссертации предложена модель расчета и обработки спектров испусканияазотосодержащей плазмы для определения функции распределения двухатомных молекул повращательным и колебательным уровням в возбужденных состояниях, в которой, в отличиеот представленных в литературе, не требуются предварительные предположения о характерераспределения заселенностей по вращательным и колебательным уровням молекул.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
