用發(fā)射光譜法測(cè)量氮?dú)庵绷鬏x光放電的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度.pdf

1、由于該實(shí)驗(yàn)室正從事氮?dú)庵绷鬏x光放電磁控濺射石墨靶生長(zhǎng)CN膜的研究,作為該課題的一部分,我們的目的是利用發(fā)射光譜法測(cè)量氮?dú)庵绷鬏x光放電中的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靶的生長(zhǎng)環(huán)境的控制,從中得到有意義的結(jié)論.該文報(bào)道了氮?dú)鈿鈮悍謩e為10Pa、20Pa時(shí),對(duì)其直流輝光放電的發(fā)射光譜進(jìn)行測(cè)量和分析的結(jié)果.選擇的研究對(duì)象為N<,2>放電中形成的N<,2><'+>的B<'2>∑<,u><'+>→X<'2>∑<,g><'+>躍遷的Δv=v'-v"=0譜帶系

2、的v'=0 → v"=0譜帶的R支.在陰極背面輝光區(qū)、陰極鞘層區(qū)、正柱區(qū)以及陽(yáng)極輝光區(qū)中分別選擇一點(diǎn)進(jìn)行了轉(zhuǎn)動(dòng)分辨的發(fā)射光譜的測(cè)量,利用自己編寫(xiě)的光譜擬合程序,獲得了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件下N2+的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度,給出了轉(zhuǎn)動(dòng)溫度隨放電電壓的變化趨勢(shì),其結(jié)果可以用直流放電的帕邢定律得到很好的解釋.該文的結(jié)論如下:(1)在10Pa和20Pa氣壓下,放電的陰極鞘層區(qū)、正柱區(qū)、陽(yáng)極輝光區(qū)中的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度都隨放電電壓呈現(xiàn)出了不同的變化趨勢(shì),甚至是完全相反的變化趨勢(shì)

3、.我們認(rèn)為這是由于氣壓不同時(shí),放電狀態(tài)不同所致:氣壓為10Pa時(shí)的放電是阻礙輝光放電,而氣壓為20Pa時(shí)的放電為反常輝光放電.(2)在N<,2>直流輝光放電中,處在電子激發(fā)態(tài)的N<,2><'+>的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度在陰極鞘層和正柱區(qū)中隨著放電電壓的增加而增加,說(shuō)明激發(fā)態(tài)的布居數(shù)隨著放電電壓的增加而增加;轉(zhuǎn)動(dòng)溫度隨著氣壓的增加而增加.實(shí)驗(yàn)選擇的兩個(gè)氣壓剛好使得工作點(diǎn)分別在帕刑曲線拐點(diǎn)的兩側(cè).在放電的陽(yáng)極輝光區(qū)中,在帕刑曲線拐點(diǎn)的左測(cè),轉(zhuǎn)動(dòng)溫度是隨著

4、放電電壓的增加而減少的,這是由于正柱區(qū)還沒(méi)有形成,放電進(jìn)入反常輝光以后,轉(zhuǎn)動(dòng)溫度則隨著放電電壓的增加而增加.(3)在我們的實(shí)驗(yàn)條件下,N<,2><'+>的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度不僅能反映其自身的情況,還能反映等離子體中中性的N<,2>的溫度.差別僅僅在于N<,2><'+>與N<,2>的轉(zhuǎn)動(dòng)常數(shù)有所不同,由此產(chǎn)生的誤差約為4﹪:實(shí)際溫度要比實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的溫度低4﹪,該實(shí)驗(yàn)中這個(gè)溫度的誤差范圍在20K左右.(4)通過(guò)用發(fā)射光譜法測(cè)量得到的轉(zhuǎn)動(dòng)溫度變化情況可