Автореферат (1097946), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Определены параметры СВЧ разрядов, возбуждаемых впрямоугольном резонаторе и открытом волноводе, а также вблизи электрода-антенны в азоте.5.Создана установка для спектральных исследований титановой ЛИП. Выявленымеханизмы, формирующие функции распределения по энергетическим уровням нейтральных иионизованных атомов титана на стадии разлета ЛИП. Измерена концентрация электронов N e вЛИП.6.Исследованы образование и свойства тонких оптических пленок из оксида титанапосредством испарения материала мишени под действием лазерного излучения в электродномВЧ разряде емкостного типа в кислороде.7.Разработаны методы рассеяния и поглощения лазерного излучения для диагностикиконцентрации и размера наночастиц в электродном ВЧ разряде емкостного типа в смесяхтетрафторида SiF4 и тетрагидрида SiH 4 кремния с водородом H 2 .8.Исследованы механизмы образования частиц кремния в твердой фазе в ВЧ разряде.Научная новизна работыНаучная новизна работы заключается в следующих положениях.1.Разработана уровневая полуэмпирическая столкновительно-излучательная модель газовыхразрядов при низких давлениях в азоте, описывающая кинетику электронов, нейтральных иионизованных атомов и молекул азота в основном и возбужденных состояниях с детализациейпо колебательным уровням.2.Представлены модели расчета и обработки спектров испускания и КАРС, позволяющиеопределять функции распределения частиц по возбужденным состояниям, в которых нетребуются предварительные предположения о характере распределения заселенностей поэнергетическим уровням молекул.3.Методами спектроскопии КАРС исследованы функции распределения по вращательным иколебательным уровням молекул азота и водорода в основном состоянии в безэлектродном ВЧразряде индуктивно-емкостного типа.4.С помощью экспериментально-расчетных методик, развитых в диссертации, определеныраспределение энергии по внешним и внутренним степеням свободы возбужденных частиц,концентрация электронов, напряженность электрического поля, в СВЧ разрядах, возбуждаемыхвблизи электрода-антенны и в прямоугольном волноводе и резонаторе в азоте.75.Теоретическое описание колебательной кинетики молекул водорода выполнено с явнымучетом в кинетической схеме процессов с участием молекулы водорода в возбужденныхсинглетных электронных состояниях, представляющих интерес для практической эмиссионнойспектроскопии водородной низкотемпературной плазмы.6.Реализован метод выращивания тонких оптических пленок из оксидов титана посредствомиспарения материала мишени под действием лазерного излучения в ВЧ разряде в кислороде,позволяющий: уменьшить содержание в пленках частиц; улучшить их стехиометрию;увеличить скорость осаждения пленок, показатель преломления и коэффициент пропускания.7.Исследовано образование наночастиц кремния в ВЧ разряде емкостного типа в смесяхфторида кремния с водородом.Достоверность и обоснованность полученных результатовДостоверностьтеоретическихрезультатовподтверждаетсяихсравнениемсмногочисленными экспериментальными данными, полученными, впервые, в диссертации иопубликованными исследовательскими группами в России и за рубежом.

Достоверностьэкспериментальных результатов подтверждается тем, что они получены независимымиметодами на различных установках и обосновывается сравнением с результатами расчетов,выполненных в диссертации.Научная и практическая значимость работы1.Разработанные автором экспериментально-расчетные методики, основанные насочетании спектроскопических методов с уровневыми полуэмпирическими СИМ газовыхразрядов, используются: в изучении оптических свойств СВЧ разрядов в различных газах ижидких углеводородах в лаборатории «Плазмохимии и физикохимии импульсных процессов»ИНХС РАН (г. Москва, Россия); в исследованиях физико-химических процессов в коронномразряде при криогенных температурах в ОИВТ РАН (г.

Москва, Россия) и в лаборатории«GE2.lab» университета им. Ж. Фурье (г. Гренобль, Франция); для решения актуальных задачплазменной аэродинамики в ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского (г. Жуковский, Россия); висследованиях распространения ударных волн в ТРПТ в лабораториях МРТИ РАН, институтаIMIP-CNR (Istituto di Metodologie Inorganiche e dei Plasmi, Consiglio Nazionale delle Ricerche) иуниверситета г. Бари (Dipartimento di Fisica/INFN Sezione di Bari, University of Bari) (Италия); визучении колебательной релаксации молекул азота в ИТР и послесвечении в лаборатории«Спектроскопии высокого разрешения» ИОФ РАН (г.

Москва, Россия); в исследованияхводородной НТП, возбуждаемой в условиях электронного циклотронного резонанса (ЭЦР) влаборатории Субатомной физики и космологии Гренобля (LPSC), Центра исследования плазмы,материалов и наноструктур (CRPMN), университета им. Ж. Фурье (г. Гренобль, Франция).82.Результаты исследований испарения материала мишени под действием лазерногоизлучения и образования наночастиц кремния в ВЧ разрядах использованы для оптимизации иразработки плазмохимических реакторов для выращивания пленок из оксидов титана и кремнияв лабораториях института IMIP-CNR (Istituto di Metodologie Inorganiche e dei Plasmi, ConsiglioNazionale delle Ricerche) и «Centro Laser» (г.

Бари, Италия).3.Созданные в рамках диссертации базы данных, экспериментально-расчетные методикии уровневые полуэмпирические СИМ азотной, водородной и титановой НТП могут бытьиспользованы в фундаментальных и прикладных исследованиях газовых разрядов.Методы исследованийВ диссертации применялись методы численного моделирования, спектроскопии КАРС,ОИ, эмиссионной и рентгено-фотоэлектронной спектроскопии, оптической и электронноймикроскопии, а также методы рассеяния и поглощения лазерного излучения.Методами спектроскопии КАРС определялись: поступательная температура Tg , ФРВУ иФРКУ молекул азота и водорода в основном состоянии. Методами ОИ определялись:пространственные распределения Tg и концентрации молекулы азота по сечению разрядныхкювет; зависимость поступательной температуры Tg от времени.

Методами ЭС определялись:поступательная температура Tg , ФРВУ и ФРКУ молекул N 2 , N 2 , He2 , C2 , H 2 и CN ввозбужденных состояниях; концентрация электронов N e и напряженность электрического поляE . Морфология поверхности пленок из оксида титана, анализировалась методами полевойэлектроннойспектроскопиииоптическоймикроскопии.Оптическаямикроскопияиспользовалась для измерения размера частиц. Изучение структуры поверхности пленокпроводилось с помощью электронного сканирующего микроскопа. Стехиометрия пленокисследоваласьспомощьюрентгено-фотоэлектроннойспектроскопии.Коэффициентоптического пропускания полученных пленок измерялся спектрофотометром.

Толщинаполученных пленок измерялась профилометрами. Методы рассеяния и поглощения лазерногоизлучения использовались для измерения концентрации и размера наночастиц. Численныеметоды использовались в разработанных компьютерных кодах для расчетов спектров КАРС ииспускания, определения концентраций частиц, распределения энергии по внутреннимстепеням свободы частиц, самосогласованного набора сечений столкновений междуэлектронами и тяжелыми частицами.Защищаемые положения1.Результаты определения поступательной температуры Tg , ФРВУ и ФРКУ молекул N 2 ,N 2 , He2 , H 2 и CN в основном и возбужденных состояниях, с соответствующими значениями9вращательной и колебательной температуры, концентрация электронов N e , напряженностьэлектрического поля E , концентраций N 2 и N 2 в возбужденных состояниях в ТРПТ, ИТР,отрицательном коронном разряде, на стадии пробоя разрядного промежутка остриё-плоскость,в ВЧ и СВЧ разрядах, в плазме в условиях ЭЦР.2.Уровневые полуэмпирические СИМ азотной, водородной и титановой НТП.3.Самосогласованныенаборыуровневыхсечений,коэффициентовскоростейиизлучательных характеристик физико-химических процессов.4.Вывод о доминирующей роли столкновений первого и второго рода электронов сколебательно-возбужденными молекулами азота N 2  X 1g , v  в изменении числа молекул азотана нижних колебательных уровнях на ранней стадии послесвечения ИТР в азоте.5.Результатыопределенияконцентрацииитемпературыэлектронов,функциираспределения по возбужденным уровням атомов и ионов титана, с соответствующимизначениями температур возбуждения, в ЛИП.6.Вывод, что отклонение от локально-термодинамического равновесия в ЛИП возникаетна поздней стадии её распада.7.Использование подложки, на которую осаждаются пленки из оксидов титана, вкачестве ВЧ электрода, позволяет улучшить их оптические свойства.8.Образование наночастиц кремния в ВЧ разряде в смесях тетрафторида кремния сводородом SiF4  H 2 .9.Результаты измерений концентрации и размера наночастиц в ВЧ разряде в смесяхSiH 4  H 2 и SiF4  H 2 .Апробация результатов работыРезультаты вошедших в диссертацию исследований представлены на семинаре«Nonequilibrium Processes and Their Applications» (1994, Минск), конференции «Plasma Physicsand Technology» (1994, Минск), 8 конференции ESCAMPIG (1996, Попрад), 20 конференции попроцессам в ионизованных газах (1997, Тулуза), 14 конференции ESCAMPIG (1998, Дублин),18 семинаре «CARS and Applications» (1999, Фраскати), конференции «Advanced LaserTechnologies» (1999, Потенца), 7 симпозиуме «Trends and Applications of Thin Films» (2000,Нанси), 6 и 5 конференциях ESCAMPIG и ICPR, соответственно, (2002, Гренобль), 5конференции «Frontiers in Low Temperature Plasma Diagnostics» (2003, Кордильяно ДеВилладжио), 34 конференции «Plasmadynamics and Lasers» (2003, Орландо), 32-35 и 38-41конференциях по физике плазмы и УТС (2005-2008 и 2011-2014, Звенигород), 6 конференции«Strong Microwaves in Plasmas» (2005, Нижний Новгород), симпозиуме молодых ученых,студентов и аспирантов «Фундаментальные проблемы приложений физики НТП» (2005,10Петрозаводск и 2014, Казань), 24 международном симпозиуме «Rarefied Gas Dynamics» (2004,Бари), 18 конференции ESCAMPIG (2006, Лечче), конференции «Демидовские чтения:фундаментальные и прикладные проблемы современной физики» (2006, Москва-ЕкатеринбургТомск), 6 и 8 конференциях «Microwave Discharges: Fundamentals and Applications» (2006 и2012, Звенигород), 5 конференции «Societe Francaise de Electrostatique» (2006, Гренобль), 18 и21конференции«SpectralLineShapes»(2006,Ауборни2012,Санкт-Петербург,соответственно), конференции «Физика низкотемпературной плазмы» (2007, Петрозаводск), 28конференции по процессам в ионизованных газах (2007, Прага), 4 конференции «Microplasmas»(2007, Тайвань), 19 конференции ESCAMPIG (2008, Гранада), 11 конференции «High Pressure,Low Temperature Plasma Chemistry» (2008, Олерон), 4-7 симпозиумах по теоретической иприкладной плазмохимии (2005, 2008, 2011, 2014, Иваново), 6 семинаре «Современныесредства диагностики плазмы и их применения для контроля веществ и окружающей среды»(2008, Москва), конференции «Комбинационное рассеяние - 80 лет исследований» (2008,Москва), конференции ИНХС РАН (2009, Москва), 11 симпозиуме «High Pressure, LowTemperature Plasma Chemistry» (2009, Черноголовка), 9 конференции по неравновеснымпроцессам в соплах и струях (2012, Алушта), 31 конференции по процессам в ионизованныхгазах (2013, Гранада), 8 конференции ICRP-8/SPP-31 (2014, Фукуока), и научных семинарахМРТИ РАН, «Рыкалинские чтения» ИМЕТ РАН, ИОФ РАН, МИФИ, ИНХС РАН, институтамеханики МГУ, ЦАГИ, университетов Бари (г.

Бари) и им. Ж. Фурье (г. Гренобля), и др.Теме диссертации посвящено более 36 публикаций в реферируемых журналах из спискаВАК [1–43].Личный вклад автораВсе результаты диссертации получены автором лично или при его определяющемучастии.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка цитируемой литературы,содержащего 2024 наименований.

Характеристики

Список файлов диссертации