Диссертация (1097947), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Бари) и им. Ж. Фурье (г. Гренобля), и др.Теме диссертации посвящено более 36 публикаций в реферируемых журналах из спискаВАК.Личный вклад автораВсе результаты диссертации получены автором лично или при его определяющемучастии.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, раздела благодарности и спискацитируемой литературы, содержащего 2024 наименований. Объем работы - 593 страницы, 261рисунок и 27 таблиц. В заключение каждой главы кратко сформулированы основныерезультаты.Глава 1 диссертации посвящена развитию методов спектроскопии КАРС, ОИ и ЭС длядиагностики Tg , ФРВУ и ФРКУ молекулы азота в основном состоянии X 1 g азотной НТП.Измерены Tg и Tv  X 1g  в тлеющем и контрагированном разрядах постоянного тока, в ВЧразряде и ИТР в азоте. Разработаны согласованные физическая и математическая модели(гомогенной и гетерогенной) кинетики колебательно-возбужденных молекул азота N 2  X 1g , v в основном состоянии и ФРЭЭ в газовых разрядах.

Выполнены исследования кинетики ФРКУмолекулы азота в основном состоянии X 1 g и динамики нагрева газа в ИТР, в тлеющем иконтрагированном разрядах постоянного тока в азоте.Глава 2 посвящена развитию одной из составляющих уровневой полуэмпирическойСИМ азотной НТП - вычислительного модуля для обработки и модели расчета эмиссионныхспектров газовых разрядов. Исследованы спектральный состав излучения и определеныраспределения энергии по внешним и внутренним степеням свободы и концентрацийвозбужденных частиц в пространственно-неоднородных газовых разрядах в азотосодержащихсмесях.15В главе 3 развита составляющая уровневой полуэмпирической СИМ азотной НТП вычислительный модуль, описывающий уровневую кинетику молекулы и иона молекулы азотав электронно-возбужденных состояниях.

Первичные и вторичные физико-химические процессыс участием частиц в излучающих возбужденных состояниях, представляющих интерес дляспектральной диагностики азотной НТП, учитываются с разрешением по колебательнымуровням.Модельвключаетбазу данных:спектральногоикомпонентногосостава;концентраций атомов азота и молекул в основном и возбужденных состояниях; коэффициентовскоростей и сечений физико-химических процессов; ФРКУ молекулы азота в возбужденныхсостояниях, измеренных в проточных реакторах, в газовых разрядах и послесвечении вазотосодержащих смесях. Предложен метод идентификации и установления иерархии физикохимических процессов, которые играют заметную роль в образовании и гибели частиц ввозбужденных состояниях, представляющих интерес для спектральной диагностики иприложений азотной НТП в плазмохимических технологиях.

Расширение кинетической схемыуровневой полуэмпирической СИМ азотной НТП за счет включения колебательной кинетикиэлектронных состояний молекулы азота и полученное согласие между рассчитанными иизмеренными ФРКУ молекулы азота в электронно-возбужденных состояниях послужилиосновой развития экспериментально-расчетных методик для диагностики N e , E , Tg иTv  X 1g  в газовых разрядах в азоте.Глава 4 посвящена исследованию кинетики возбужденных частиц в водородной НТПметодами спектроскопии КАРС, ЭС и численного моделирования. Методами спектроскопииКАРС измерены Tg и Tv  X 1g  в ВЧ разрядах емкостного и индуктивно-емкостного типов вводороде. Методами ЭС исследованы ФРВУ и ФРКУ молекулы водорода в основном иэлектронно-возбужденных состояниях в НТП в условиях ЭЦР.

Разработаны согласованныефизическая и математическая модели (гомогенной и гетерогенной) кинетики колебательновозбужденных молекул водорода H 2  X 1g , v  в основном состоянии и ФРЭЭ.В главе 5 разработан метод выращивания тонких пленок из оксидов титана, которыйпозволяет: устранить образование в ЛИП частиц с размерами до десятков микрон; улучшитьоптические свойства пленок. Развита уровневая СИМ титаносодержащей НТП для оптическойдиагностики ЛИП. Приведены результаты исследований методами ЭС и численногомоделирования титаносодержащей ЛИП при осаждении тонких пленок методом испарениямишени из оксидов титана под действием лазерного излучения в ВЧ разряде в кислороде O2 .Методами лазерного рассеяния и поглощения исследовано образования наночастиц кремния вВЧ разряде в смесях SiF4  H 2 и SiH 4  H 2 .16Глава 1.

Методы оптической диагностики и согласованные физическая и математическаямодели НТП для исследований колебательно-поступательной неравновесности газовыхразрядов в азотеВведениеРаспространенным фактором неравновесности, влияющим на характер кинетикипроцессов в НТП, является нарушение равновесия по колебательным, вращательным,поступательным степеням свободы молекул в основном электронном состоянии и отклонениеФРЭЭ от равновесного распределения [1–220, 260–268, 270, 291, 293–295, 307–321, 330–334].ФРЭЭ определяет важные характеристики газового разряда, такие, как коэффициентыионизации и диссоциации молекул, дрейфовую скорость и характеристическую энергиюэлектронов и т.д. В НТП значительное количество молекул находится на возбужденныхколебательных уровнях основного состояния [15, 133, 137, 141, 145, 158, 175, 184, 185, 193, 195,197, 206, 330, 334].

Столкновительный энергообмен между колебательно-возбужденнымимолекулами и электронами обуславливает формирование низкоэнергетической части ФРЭЭ вдиапазоне энергий электронов, в котором расположены максимумы неупругих сеченийэлектрон-молекулярных соударений [40, 133, 141, 175, 193, 195, 263, 265].

При оптимальныхусловияхвозбуждениямолекулраспределениязаселенностейповращательнымиколебательным уровням в основном состоянии оказывают влияние на многие физикохимические процессы (диссоциацию молекул, возбуждение электронных состояний иионизацию молекул и атомов и т.д.) в НТП. Исследования ФРЭЭ и распределения энергии повнутренним степеням свободы молекул в основном состоянии в газовых разрядах являютсяактуальными задачами [133, 141, 263, 265, 330, 334].

Развитие экспрессных и невозмущающихметодов диагностики газовых разрядов представляют значительный интерес для плазмохимии ипроцессов взаимодействия НТП с поверхностью.Контактные методы диагностики ФРЭЭ, концентрации N e и температуры Te электроновтрадиционно представлены зондовыми методами [260–269, 271, 272]. Теория зондовыхизмерений для газовых разрядов в молекулярных газах при средних давлениях ещё не вполнеразработана, и количественные измерения носят, как правило, оценочный характер. Дляизмерений поступательной температурыTgиспользуются термопары и нагреваемыепроволочки - термозонды [263].

При измерении температуры Tg с помощью термопары такжевозникают трудности с интерпретацией результатов, так как нагрев термопары связан не толькос теплопроводностью газа, но и со сложными гетерогенными процессами на её поверхности.17Чтобы избежать недостатков, присущих контактным методам измерений, предлагаются«гибридные» методы. Например, в [370] был предложен метод измерения абсолютнойконцентрации колебательно-возбужденных молекул азотаN v  X 1g , v  в СВЧ разряде,основанный на сочетании калориметрического и обменно-люминесцентного способов ихрегистрации.На практике при измерении поступательной температуры Tg , концентрации электроновN e , температуры электронов Te , напряженности электрического поля E , ФРЭЭ, ФРВУ иФРКУ гомоядерных молекул в основном и возбужденных электронных состоянияхпредпочтение отдается бесконтактным, невозмущающим методам диагностики НТП.

Онивключают методы оптической пирометрии, эмиссионной и абсорбционной спектроскопиимолекул и атомов, оптической и микроволновой интерферометрии, томсоновского рассеяниясвета, методы лазерной спектроскопии и т.д. [60, 270–334, 371–388]. Широкое распространениеполучилиметодыспектроскопическойдиагностикипараметровНТПизизмеренийинтенсивностей эмиссионных спектров нейтральных и ионизованных молекул, интенсивностейи спектрального профиля атомных линий. Большинство используемых методов ЭС не являютсяпрямыми методами. Они основываются на сочетании СИМ газовых разрядов и методовоптической диагностики НТП [73, 307, 308, 330, 334, 389–399], которые представляютэкспериментально-расчетные методики.

Примером экспериментально-расчетных методикявляются, например, методы актинометрии. Другим примером может служить определение Tg ,N e , Te , E , ФРЭЭ, ФРВУ и ФРКУ молекулы азота в основном состоянии из относительных иабсолютных измерений распределения интенсивности электронно-колебательно-вращательных(ЭКВ) эмиссионных спектров второй положительной системы азота и первой отрицательнойсистемы иона азота.Оптическая интерферометрия при известном давлении и уравнении состояния позволяетопределять поступательную температуру [271,381]. С привлечением априорных предположенийо характере колебательной кинетики на стадии формирования разряда можно по измерениювременной зависимости абсолютного смещения интерференционных полос также получитьинформацию о колебательном возбуждение молекул азота на высоких уровнях в основномсостоянии [400,401].

Характеристики

Список файлов диссертации