Спектральный метод диагностики, страница 2

Для снятия вольт-амперных характеристик разряда использовался безындуктивный шунт (сопротивление С5-43 величиной 1Ом±5%) и скомпенсированный делитель напряжения. Сигнал с шунта подавался на универсальный вольтметр марки В7-16А. Таким образом, ток разряда определялся с точностью ±5%.

Оптические исследования плазмы разряда проводились с помощью спектрографа марки ИСП-51. Спектр регистрировался в диапазоне 400—780 нм, который определяется как разрешающей способностью спектрографа, так и коэффициентом поглощения стеклянного окошка и линзы.

Фотоэлектрические методы измерения при спектральном анализе имеют преимущество, так как они позволяют получать величину фототока, которая с большой степенью точности пропорциональна интенсивности измеряемой линии, что может быть использовано для автоматизации исследований.

Для увеличения регистрируемого фототока использовался широкополосный фотоэлектрический умножитель ФЭУ-79, чувствительный в области λ=300...830нм.

Эксперименты проводились с технологическим плазменным ускорителем, разработанным для проведения процессов ионного распыления поверхностей изделий в условиях малой скорости откачки рабочей камеры. Ускоритель имел овально-протяженную форму. Размеры выходного отверстия составляли 90×40 мм.

В качестве катода-компенсатора использовался накальный вольфрамовый термокатод в цилиндрическом металлическом экране с щелевым отверстием, которое позволяло сосредоточить эмиссию электронов и тепловое излучение в небольшом пространственном угле. Экран термокатода заземлялся, а на нить подавалось отрицательное напряжение порядка 100 В. Благодаря применению экрана, предотвращался неконтролируемый разогрев поверхности подложки и вакуумной камеры, а также не было засветки входной щели спектрографа.

В ускорителе возбуждался разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях.

После стабилизации разряда путем подбора тока термокатода все параметры (ток и напряжение разряда, ток и напряжение термокатода и давление) фиксировались. Все регистрирующие приборы экспериментальной установки включались и прогревались в течение 15—20 мин.

Рис. 1. Зависимость максимальной интенсивности ионных линий аргона от тока разряда

Рис. 2. Зависимость максимальной интенсивности ионных линий аргона от мощности на разрядном промежутке

Рис. 3. Зависимость оптимального значения давления от мощности на разрядном промежутке

Спектр плазмы разряда в аргоне в диапазоне длин волн 400—800 нм имеет две характерные области: прилегающую к красной части спектра (λ =650...800 нм), где в основном высвечиваются интенсивные линии атомарного аргона, и область (λ =400...500 нм), где большинство линий соответствует возбужденным ионам аргона. Во всех режимах работы в ускорителе не зарегистрированы спектральные линии, соответствующие двукраноионизированному аргону (например, линии АrIII 328.6 нм, АrIII 330.2 нм, АrIII 331,1 нм). Это позволяет утверждать, что рост тока в разряде с увеличением напряжения и давления обусловлен интенсификацией процесса ионизации с образованием однократно-ионизированных атомов аргона. Спектральные линии, соответствующие материалу электродов, появляются только при токе разряда более 1 А, т.е. в практически важных ре-жимах плазма не загрязняется материалом электродов.