用發(fā)射光譜法測量氮氣直流輝光放電的轉(zhuǎn)動溫度.pdf

1、由于該實驗室正從事氮氣直流輝光放電磁控濺射石墨靶生長CN膜的研究,作為該課題的一部分,我們的目的是利用發(fā)射光譜法測量氮氣直流輝光放電中的轉(zhuǎn)動溫度,從而實現(xiàn)對靶的生長環(huán)境的控制,從中得到有意義的結(jié)論.該文報道了氮氣氣壓分別為10Pa、20Pa時,對其直流輝光放電的發(fā)射光譜進行測量和分析的結(jié)果.選擇的研究對象為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)以及陽極輝光區(qū)中分別選擇一點進行了轉(zhuǎn)動分辨的發(fā)射光譜的測量,利用自己編寫的光譜擬合程序,獲得了相應(yīng)的實驗條件下N2+的轉(zhuǎn)動溫度,給出了轉(zhuǎn)動溫度隨放電電壓的變化趨勢,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)、陽極輝光區(qū)中的轉(zhuǎn)動溫度都隨放電電壓呈現(xiàn)出了不同的變化趨勢,甚至是完全相反的變化趨勢

3、.我們認(rèn)為這是由于氣壓不同時,放電狀態(tài)不同所致:氣壓為10Pa時的放電是阻礙輝光放電,而氣壓為20Pa時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)動溫度隨著氣壓的增加而增加.實驗選擇的兩個氣壓剛好使得工作點分別在帕刑曲線拐點的兩側(cè).在放電的陽極輝光區(qū)中,在帕刑曲線拐點的左測,轉(zhuǎn)動溫度是隨著

4、放電電壓的增加而減少的,這是由于正柱區(qū)還沒有形成,放電進入反常輝光以后,轉(zhuǎn)動溫度則隨著放電電壓的增加而增加.(3)在我們的實驗條件下,N<,2><'+>的轉(zhuǎn)動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)動常數(shù)有所不同,由此產(chǎn)生的誤差約為4﹪:實際溫度要比實驗中測得的溫度低4﹪,該實驗中這個溫度的誤差范圍在20K左右.(4)通過用發(fā)射光譜法測量得到的轉(zhuǎn)動溫度變化情況可