Il-kurva karatteristika ta' volt-ampere ta' skarigu ta' gass ħafif eċċimer ta' 172 nm
3.3.7 Fenomeni ta' Luminixxenza fl-Iskariku tal-Gass
Teknoloġija Moderna tal-Ion Plating
(Tkomplija ta' Fenomeni ta' Luminixxenza fl-Iskariku tal-Gass)
Luminixxenza ta 'eċċitazzjoni
Atomi eċċitati b'mod reżonanti se tranżizzjoni lura għal livelli ta 'enerġija stabbli fi żmien 10⁻⁸ s, li jirrilaxxa l-enerġija assorbita matul it-tranżizzjoni ta' eċċitazzjoni. Din l-enerġija hija emessa fil-forma ta 'fotoni, li jipproduċu luminixxenza eċċitazzjoni. F'ċerti skariki ta' pressjoni baxxa-, bħal dawk li jinvolvu l-kseno, dan il-proċess jista 'wkoll jiġġenera radjazzjoni ultravjola vakwu, inkluż dawl eċċimer ta' 172 nm.
Rikombinazzjoni Luminixxenza
Fl-ispazju ta 'skarika, meta l-joni jiltaqgħu ma' elettroni, jerġgħu jikkombinaw biex jiffurmaw atomi stabbli. L-enerġija oriġinarjament assorbita hija rilaxxata fil-forma ta 'fotoni matul il-proċess ta' rikombinazzjoni, li tipproduċi luminixxenza ta 'rikombinazzjoni.
Minħabba d-differenzi fl-istruttura atomika u l-enerġija tal-livelli tal-enerġija tal-elettroni, il-frekwenzi tal-luminixxenza tal-eċitazzjoni u l-luminixxenza tar-rikombinazzjoni jvarjaw, li jwasslu għal kuluri ta 'luminixxenza differenti. Matul il-kisi tal-jone, proċessi bħar-rikombinazzjoni ta 'elettroni u joni, rikombinazzjoni ta' tliet -korp ta 'jonji tal-metall, elettroni, u gassijiet ta' reazzjoni, u t-tranżizzjoni ta 'atomi eċċitati b'mod reżonanti lura għal stati stabbli jseħħu kontinwament, li jiġġeneraw luminixxenza. Aktar ma tkun intensa l-jonizzazzjoni, iktar tkun b'saħħitha l-intensità tad-dawl. Elementi differenti għandhom livelli differenti ta 'enerġija tal-elettroni, għalhekk il-kuluri tal-luminixxenza tagħhom huma differenti: l-argon jarmi dawl blu tas-sema-, u films tan-nitrur tat-titanju depożitati bin-nitroġenu 通入 juru kulur aħmar-ċirasa. Mill-proċessi ta 'reazzjoni ta' hawn fuq, wieħed jista 'jara li fl-ispazju ta' skarigu tal-kisi tal-jone, elettroni ta 'enerġija għolja-kontinwament jaħbtu b'mod inelastiku mal-gass, li jipproduċu atomi u jonji eċċitati ta'-enerġija għolja. Dawn l--atomi u jonji eċċitati ta' enerġija għolja mbagħad jgħaddu minn serje ta' kolliżjonijiet kumplessi ma' atomi ta' gass ta'-enerġija baxxa u atomi tal-metall, li jirriżultaw f'jonji u atomi ta' diversi livelli ta' enerġija fl-ispazju ta' skariku. L-ispazju tal-iskarigu huwa mimli b'numru kbir ta 'partiċelli attivi, li l-enerġija tagħhom hija ħafna ogħla minn dik tal-atomi tal-gass introdotti u l-atomi tal-metall evaporati. Il-partiċelli kollha ta'-enerġija fl-ispazju tal-kisi joriġinaw minn elettroni ta'-enerġija għolja. Għalhekk, iktar ma jkun hemm elettroni fl-ispazju tal-kisi, iktar ikun hemm-partiċelli ta' enerġija għolja waqt il-kisi, iktar tkun għolja l-enerġija totali tal-partiċelli tal-film, u aktar ikun favorevoli għar-reazzjonijiet kimiċi li jiffurmaw films ta'-kwalità għolja. It-teknoloġiji moderni tal-kisi tal-jone jistinkaw biex jiksbu aktar elettroni biex iżidu d-densità tal-plażma fl-ispazju tal-kisi, u b'hekk itejbu l-enerġija totali tal-partiċelli tal-film.
3.4 Skariku tal-Gass
3.4.1 Proċess ta 'Krittu tal-Gass
Skariku minn valanga
Evakwa l-kontenitur; meta l-grad tal-vakwu jkun bejn 1 ~ 10 Pa, ixgħel il-provvista tal-enerġija bejn il-katodu u l-anodu. F'dan il-punt, l-elettroni oriġinali fil-kamra tal-vakwu jaċċelleraw taħt l-azzjoni tal-kamp elettriku. Meta l-enerġija tal-elettroni tilħaq ċertu valur, dawn jaħbtu ma 'molekuli tal-gass newtrali u jonizzawhom. Il-joni jaċċelleraw lejn il-katodu, u l-elettroni jaċċelleraw lejn l-anodu; matul dan il-proċess, iseħħ aktar jonizzazzjoni tal-ħabta, u n-numru ta 'partiċelli ċċarġjati jiżdied malajr, li jiffurmaw proċess ta' valanga ta 'elettroni (imsejjaħ ukoll skariku ta' valanga), kif muri fil-Figura 3-5 [3]. Dan l-iskarigu huwa proċess ta' kwittanza mhux-sostenit waħdu; jekk is-sors oriġinali ta 'jonizzazzjoni jitneħħa, il-ħruġ jieqaf immedjatament.
Mill-kurva ta 'Paschen, wieħed jista' jara li hemm vultaġġ minimu tal-katodu meħtieġ biex jinbeda l-iskarigu li jkandi. Il-prattika turi li ladarba jibda l-iskarigu tal-gass, il-vultaġġ tal-iskarigu jaqa 'f'daqqa, u jindika li l-vultaġġ tat-tqabbid magħżul mhuwiex il-vultaġġ minimu tat-tqabbid. Ġeneralment, wara li l-gass jinxtegħel, il-vultaġġ tal-iskarigu jonqos awtomatikament għall-vultaġġ li jżomm skarigu sostnut waħdu. Pereżempju, il-vultaġġ tat-tqabbid tal-iskarigu tal-argon b'materjali bbażati fuq il-ħadid-huwa madwar 265 V.
3.4.2 Volt-Kurva Karatteristika ta' Ampere ta' Kwittanza tal-Gass
Kejl tal-Kurva Karatteristika tal-Volt-Ampere
Il-kurva tal-varjazzjoni tal-vultaġġ-kurrent bejn iż-żewġ elettrodi tal-iskarigu tal-gass tissejjaħ il-kurva karatteristika tal-volt-ampere. Il-Figura 3-7 turi l-apparat għall-kejl tal-kurva karatteristika tal-volt-ampere tal-ħruġ tal-gass [10], fejn Eₐ hija provvista ta 'enerġija DC u Rₐ hija reżistenza varjabbli. Wara li tixgħel il-provvista tal-enerġija Eₐ, kejjel il-vultaġġ u l-kurrent bejn l-elettrodi, u plottja l-kurva tal-varjazzjoni tal-vultaġġ-kurrent waqt l-iskarigu tal-gass, jiġifieri, il-kurva karatteristika volt-ampere [3−12].
Karatteristiċi tal-Kurva Karatteristika tal-Volt-Ampere
Il-Figura 3-8 turi l-kurva karatteristika volt-ampere tal-ħruġ tal-gass [3]:
Reġjun ta' Skariku Skur mhux-Awto-Sostnut (Ⅰ)
Fis-segment AB tal-Figura 3-8, jidher kurrent dgħajjef ħafna (10⁻¹² A) hekk kif il-vultaġġ jiżdied gradwalment minn 0. Dan il-kurrent huwa ġġenerat minn jonizzazzjoni spazjali kkawżata minn elettroni residwi fl-ispazju. F'dan ir-reġjun, għalkemm il-kurrent tal-iskarigu jiżdied mal-vultaġġ inter-elettrodu, il-kurrent huwa dgħajjef u l-ebda luminixxenza ma tidher; dan jissejjaħ skariku skur mhux-awto-sostenit, li jappartjeni għall-proċess ta' skariku ta' Townsend bħal valanga.
Awto-Reġjun ta' Skariku Skur Sostnut (Ⅱ)
Jibda mill-punt B, jibda l-istadju ta' skariku sostnut waħdu, li jipproduċi valanga-bħal skariku ta' Townsend. Il-vultaġġ fil-punt B (Vᵇ, imsejjaħ ukoll vultaġġ ta 'tqassim) huwa ġeneralment ogħla mill-vultaġġ minimu ta' tqabbid Uₘᵢₙ taħt il-kundizzjonijiet sperimentali (p,d). Il-luminexxenza dgħajfa tidher fis-segment BC, li jissejjaħ ir-reġjun ta' skariku skur awto-sostenit.
Reġjun ta' Tranżizzjoni (Reġjun ta' Kwittanza Corona Ⅲ, Reġjun ta' Kwittanza Glow Normal Bikrija Ⅳ)
Jekk ir-reżistenza fiċ-ċirkwit ma tkunx kbira, l-iskarigu jgħaddi malajr lejn il-punt E permezz tar-reġjun ta 'transizzjoni: il-vultaġġ jinżel f'daqqa għal Vₙ, il-kurrent jiżdied f'daqqa, u tiddix qawwi jidher fuq il-katodu, u jidħol fir-reġjun normali ta' skariku ta 'lewn.
Reġjun ta' Skariku ta' Glow Normali (Ⅴ)
Mill-kurva karatteristika tal-iskarigu tal-volt-ampere, Vᵇ hija l-vultaġġ tat-tqabbid, u Vₙ huwa l-vultaġġ li jżomm skariku ta' tiddix normali stabbli (jiġifieri, Uₘᵢₙ fil-kurva ta' Paschen). Wara t-tranżizzjoni għal skariku ta 'lewn normali mill-punt E, parti biss mill-wiċċ tal-katodu temetti dawl (imsejjaħ il-post tal-katodu). It-tnaqqis tal--resistor li jillimita l-kurrent iżid iż-żona li tiddi. Il-kurrent tal-inter-elettrodu jiżdied maż-żona li tiddi, iżda l-vultaġġ ta 'skarigu li jkandi normali jibqa' kostanti-din hija karatteristika ta 'skariku li tiddi normali.
(Annotazzjonijiet għall-Figura 3-8: Volt-Kurva Karatteristika Ampere ta' Kwittanza tal-Gass Ⅰ-Non{-Awto-Reġjun ta' Kwittanza Skur Sostnuta Ⅱ{-Reġjun Awto{-Skariku Skur Sostnut Reġjun Ⅲ-Reġjun Kwittanza Slam Awto{-GⅣ-GⅣE{8}}Korona Baxx Reġjun Ⅴ-Reġjun ta' Discharge Glow Normali Ⅵ-Reġjun ta' Discharge Glow Anormali Ⅶ-Reġjun ta' Tranżizzjoni minn Glow għal Discharge tal-Ark Ⅷ{-Reġjun ta' Discharge tal-Ark Vᵇ{-Vultaġġ tal-Kwittanza tal-Kwittanza VₙVₙVultaġġ Glow Normali tal-Kwittanza tal-Ark Vultaġġ)
Reġjun ta' Skariku ta' Glow Abnormali (Ⅵ)
Meta l-post tal-katodu jkopri l-wiċċ kollu tal-katodu (jiġifieri, jilħaq il-punt F), il-kurrent tal-inter-elettrodu jiżdied hekk kif il-vultaġġ tal-inter-elettrodu jiżdied-dan huwa l-istadju anormali tad-discharge glow. Is-segment FG juri l-karatteristiċi ta 'skarigu ta' glow anormali, b'densità ta 'kurrent tal-livell mA/cm². Qrib il-punt G, id-densità tal-kurrent tal-katodu hija għolja ħafna; il-katodu lokali jissaħħan għal stat ta 'emissjoni termjonika qawwija, ir-reżistenza spazjali tonqos, il-vultaġġ jinżel drastikament, il-kurrent jiżdied f'daqqa, u faċilment jgħaddi għal skariku ta' ark.
Reġjun ta' Tranżizzjoni minn Glow għal Ark Discharge (Ⅶ)
Nibda mill-punt G, il-vultaġġ inter-elettrodu jaqa' drastikament minn diversi mijiet ta' volt għal għexieren ta' volt, u d-densità tal-kurrent taqbeż mil-livell ta' mA/cm² għal-livell ta' 100 A/cm². Il-Punt G huwa l-vultaġġ tal-ignition tal-ark, u s-segment GH huwa r-reġjun ta 'tranżizzjoni minn skariku ta' glow anormali għal skarigu tal-ark. Dan il-fenomenu huwa faċli biex jinkiseb jekk il-provvista tal-enerġija tippermetti.
Reġjun ta' Skariku tal-Ark (Ⅷ)
Jibda mill-punt H, jidħol f'reġjun stabbli b'vultaġġ ta 'għexieren ta' volts u densità ta 'kurrent 'il fuq minn 100 A/cm². F'applikazzjonijiet speċjalizzati, ambjenti simili ta'-pressjoni baxxa jistgħu jipproduċu emissjonijiet ultravjola intensi, bħal dawl eċċimer ta' 172 nm minn dimeri tal-kseno eċċitati.
