Способ определения концентрации атомов металла в низкотемпературной плазме
Патент 671682
Авторы
Классы МПК
Способ определения концентрации атомов металла в низкотемпературной плазме
Иллюстрации
Реферат
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ АТОМОВ; МЕТАЛЛА В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ путем определения количества сконденсированного металла, отличающийся тем, что, с целью локального определения концентрации и повьшения точности, висследуемую область вводят подложку в виде зонда Ленгмюра и сообщают ей потенциал, равный потенциалу плазмы в этой области, а концентрацию атомов металла рассчитывают по формулеп2 M-NЫ-t-A-f-r V т\гдеcL- коэффициент прилипания атомов исследуемого металла,п - концентрация атомов металла, см'З;М - количество крнденсата, г;N - число Авогадро;t - время конденсирования атомов металла на зонд, с;А - атомный вес конденсируемого элемента, г;1 - длина зонда Ленгмюра, см;г - радиус зонда Ленгмюра, см;V - среднеквадратичная скорбеть теплового движения атомов металла, см/с;ТТ - постоянная, равная 3,14.(Лф •^i F
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (59 4 Н 05 Н 1/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2 М.N о(. t. À. F r v где d.—
М—
N—
ГОСУДАРСТЕЕННЫй КОМИТЕТ CCCP пО делАм изОБРетений и ОткРытии.(21) 2114433/18-25 (22) 06.01.75 (46) 30.05.86. Бюл. И 20 (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. А.А. Жданова (72) Б.М. Бошняк, А.Г. Жиглинский, Г.Г. Кунд и И.П. Преснухина (53) 537.52(088.8) (56) Хирд М., Уортон С. Микроволновая диагностика плазмы. Атомиздат, M., 1968, с. 357.
Gunsterschulze А. Katoden Lerst_#_ubung "Die eleqtrochemische
Lerstaubung", L. Phus 36, 563, 1926. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ АТОМОВ МЕТАЛЛА В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ путем определения количества сконденсированного металла, отличающийся тем, что, с целью локального определения концентрации и повышения точности, в
„„SU„„671682 A 1 исследуемую область вводят подложку в виде зонда Ленгмюра и сообщают ей потенциал, равный потенциалу плазмы в этой области, а концентрацию атомов металла рассчитывают по формуле коэффициент прилипания атомов исследуемого металла, концентрация атомов металла, см ; количество крнденсата, г; число Авогадро; время конденсирования атомов металла на зонд, с; атомный вес конденсируемого элемента, r; длина зонда Ленгмюра, см; радиус зонда Ленгмюра, см; среднеквадратичная скорость теплового движения атомов металла, см/с;
>ива постоянная, равная 3, 14.
671682
Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано для лабораторных измерений параметров ниэкотемпературной плазмы газового разряда. S
Одним из важных параметров, характеризующих спектроскопические свойства плазмы газового разряда, является концентрация атомов металла.
Известные оптические способы оп10 ределения концентрации атомов металла (методы реабсорбции, интерферометрический метод и др.) не поз-. воляют проводить диагностику плазмы в непрозрачной оболочке, обладают малой чувствительностью (концентра-, У ция атомов п),10 см ) и не дают информацию о локальных свойствах плазмы.
Известен способ диагностики низкотемпературной плазмы путем введения в плазму электрического зонда Ленгмюра, который позволяет определять электрические параметры, электронную концентрацию и температуру, но
25 не позволяет определять концентрацию атомов металла.
Известен способ определения концентрации атомов металла в ниэкотемпературной плазме путем определения количества сконденсированного металла.
Однако данный способ обладает недостаточной точностью и с его помощью нельзя произвести локальное определение концентрации атомов металла. 35
Целью изобретения является локальное определение концентрации атомов металла в низкотемпературной плазме и повышение точности. Способ может быть также использован для диагнос- 40 тики плазмы в непрозрачной оболочке.
Поставленная цель достигается тем что в исследуемую область вво- дят подложку в виде зонда Ленгмюра и сообщают ей потенциал, равный по- 45 тенциалу плазмы в этой области, а концентрацию атомов металла рассчитывают по формуле:
2 M N сit А1 rvm где — коэффициент прилипания атомов исследуемого металла;
n — концентрация атомов металла, см ;
М вЂ” количество конденсата, г;
° В
N — - число Авогадро; — время конденсирования атомов металла на зонд, с;
А — атомный вес конденсируемого элемента, r
1 — длина зонда Ленгмюра, см;" г — радиус зонда Ленгмюра, см;
v — среднеквадратичная скорость тепловОго движения атомов металла, см/с;
iT — постоянная, равная 3, 14.
Этот способ допускает максимальное определение концентрации атомов металла путем измерения конденсированного на поверхности металла на участках зонда, расположенных в необходимых для диагностики плазмы местах.
Применение высокочувствительных спектроаналитических методов измерения количества конденсата с чувстви\2 тельностью 10 — 10 "Уг обеспечивает достижение пороговой чувствительности определения концентрации атомов металла 10 — 10 атомов/см при длит не зонда 1 см. Это на 2-4 порядка чувствительнее оптических методов.
Пример. Производилось определение концентрации атомов металла в плазме полого катода, охлаждаемого жидким азотом. Использовался медный полый катод диаметром 0,8 см, длиной
2,0 см и платиновый зонд (диаметр
0,005 см).
Для диагностики плазмы охлаждаемого полого катода определялась концентрация атомов металла материала полого катода при разных условиях разряда: разрядный ток 0,005-0,060 А, давление газа Ar О, 1-1,0 мм рт,ст,, время конденсирования металла на зонд 10 с — 10 мин. Конденсированный на зонде металл смывался азотной кислотой и количество его определялось спектральным методом в дуге переменного тока.
Концентрация атомов металла рассчитывалась по формуле (1) и составляла величину порядка 10 — 10"1 см У.
Использование предлагаемого способа определения концентрации атомов металла в низкотемпературной плазме обеспечивает по сравнению с существующими способами высокую чувствительность определения концентрации атомов металла, которая на 2-4 порядка превышает чувствительность оптических методов, возможность локаль671682
Корректор,М. Демчик
Редактор E. Миронова
Техред О.Гортвай
Тираж 765
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 2996/3
Подписное
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ных измерений концентрации атомов металла, что важно для характеристики спектроскопических свойств разряда, воэможность измерений концентрации атомов металла в плазме с непрозрачной оболочкой.