Что в архиве:

Оформление квалификационной работы:

Расчетно-пояснительная записка на _81_ листах формата А4.

Перечень графического (иллюстративного) материала (чертежи, плакаты, слайды и т.п.)
1. Лист А1 – Общий вид стенда со спектральной диагностической системой_______________
2. Лист А1 – Сборочный чертеж МРС с электромагнитами_______________________________
3. Лист А1 – Габаритный чертеж системы перемещения оптического коллиматора__________
4. Лист А2 – Схема вакуумная______________________________________________________
5. Листы А1 – Результаты численных расчетов и математического моделирования__________
6. Лист А1 – Описание выбранной радиационно-столкновительной модели, результаты определения электронной температуры плазмы по относительным интенсивностям спектральных линий излучения атомов аргона в магнетронном разряде __________________

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа состоит из введения, 4 разделов, заключения и списка использованных источников, в котором представлено 21 позиций. Работа изложена на 81 листах печатного текста формата А4, в работе представлено 5 таблиц, 23 формулы и 26 рисунков.
Целью данной работы является анализ эмиссионного спектра аргона и нахождения параметров плазмы магнетронного разряда.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Рассмотрение и анализ устройства магнетронной распылительной системы.
2. Моделирование топологии магнитного поля и движения частиц в полученном поле.
3. Регистрация и анализ эмиссионного спектра магнетронного разряда в аргоне.
4. Анализ литературы по спектральной диагностике и спектрометрическим методам определения параметров плазмы.
5. Решение необходимой системы уравнений и нахождение параметров плазмы.

При написании данной работы использованы следующие методы: аналитический, численный, расчётно-графический, метод подбора параметров для минимизации функции.
Ключевые слова: магнетронная распылительная система, движение частиц, спектральные линии, радиационно-столкновительная модель.
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ. 2
ВВЕДЕНИЕ. 8
1 Теоретическая часть. 10
1.1 Принцип работы магнетронной распылительной системы.. 10
1.2 Конструктивные схемы магнетронных распылительных систем. 11
1.3 Применение магнетронных распылительных систем. 14
1.4 Применение магнетронных распылительных систем для экспериментального моделирования. 15
2 Расчетная часть. Анализ движения частиц в магнетроне. 19
2.1 Уравнение движения заряженных частиц и описание принципов его численного решения. 19
2.2 Анализ движения иона. 24
2.3 Анализ движения электронов. 26
2.4 Выполняемость дрейфового приближения в исследуемом магнетроне. 34
3 Исследовательская часть. Анализ эмиссионного спектра магнетронного разряда в аргоне. 38
3.1 Эксперимент. 38
3.2 Столкновительно-излучательная модель. 46
3.3 Методика определения параметров плазмы.. 54
3.4 Полученные результаты.. 55
4 Экологическая часть. 57
4.1 Анализ опасных и вредных факторов. 57
4.2 Защита при работе с газами. 57
4.3 Обеспечение пожаробезопасности. 58
4.4 Расчет заземления. 58
4.5 Защита от избыточного давления при внезапном расширении аргона в баллоне 61
4.6 Заключение о безопасности. 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 66
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Графическая часть. 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. 76
ПРИЛОЖЕНИЕ В.. 79

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной работы является изучение процессов движения заряженных частиц в разряде магнетрона. Необходимо расчетным путем с помощью численного решения уравнения движения заряженных частиц получить траектории движения электронов и ионов в скрещенных магнитных и электрических полях, а также оценить скорости дрейфа различного типа.
В магнетроне заряженные и нейтральные частицы двигаются в электромагнитной системе сложной конфигурации. Магнетроны – универсальные устройства, которые применяются для широкого спектра задач: начиная от нанесения покрытий и заканчивая моделированием взаимодействия плазмы со стенкой катода.
При движении заряженных частиц в электромагнитном поле сложной конфигурации частицы будут приобретать дополнительные проекции скоростей, которые называют скоростями дрейфа.
Несмотря на то, что магнетрон довольно простое устройство, математически описать процессы, происходящие в нем сложно. По этой причине для исследования движения заряженных частиц применяются численные методы.
Для того чтобы анализировать спектры в магнетронном разряде необходимо было разработать методику диагностики. Был выбран метод спектральной эмиссионной диагностики низкотемпературной плазмы. За счет его сравнительной дешевизны и универсальности данный метод позволяет определять такие параметры плазмы, как электронная температура и плотность, с помощью, так называемого метода линейных соотношений.
Для эксперимента рассматривалась расширенная столкновительно-излучательная модель плазмы. Для которой характерны некоторые процессы, например возбуждение электронным ударом, оптический излучательный переход и самопоглощения. В работе считалось, что плазма магнетронного разряда оптически тонкая, прозрачная, поэтому процессы самопоглощения фотонов не учитывались.
Для расчета населенности решалась модель стационарной низкотемпературной плазмы аргона с низкой плотностью и описывалась кинетику основного состояния и первых 40 возбужденных состояний аргона.
Температура электронов была найдена методом приближений, при минимизации относительной разности экспериментальных и теоретических значений.

1 Теоретическая часть

1.1 Принцип работы магнетронной распылительной системы

Магнетрон – система со скрещенными электрическим и магнитным полями [1].
Разряд в магнетроне поддерживается за счет вторичной эмиссии электронов из катода, вызываемой бомбардировкой катода ионами, которые рождаются и ускоряются электрическим полем в зоне дрейфа электронов. Вследствие низкой проводимости зоны дрейфа электронов, в ней наблюдается высокое падение разности потенциалов.
Так как ионы тяжелые и имеют большой циклотронный радиус, то они не замагничены, т.е. движутся в сторону катода в пределах рассматриваемой системы. Электроны в силу своей маленькой массы имеют маленький циклотронный радиус и двигаются особым образом – дрейфуют.