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用发射光谱法测量氮气直流辉光放电的转动温度

作　者: 刘莉莹
导　师: 邓新绿；张家良
学　校: 大连理工大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 转动温度 发射光谱 直流辉光放电
分类号: O461
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 208次
引　用: 2次
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内容摘要


由于我实验室正从事氮气直流辉光放电磁控溅射石墨靶生长CN膜的研究，作为该课题的一部分，我们的目的是利用发射光谱法测量氮气直流辉光放电中的转动温度，从而实现对靶的生长环境的控制，从中得到有意义的结论。本文报道了氮气气压分别为10Pa、20Pa时，对其直流辉光放电的发射光谱进行测量和分析的结果。选择的研究对象为N2放电中形成的N2+的B2 sum from u to +→X2 sum from g to +跃迁的△v=v′-v″=0谱带系的v′=0→v″=0谱带的R支。在阴极背面辉光区、阴极鞘层区、正柱区以及阳极辉光区中分别选择一点进行了转动分辨的发射光谱的测量，利用自己编写的光谱拟合程序，获得了相应的实验条件下N2+的转动温度，给出了转动温度随放电电压的变化趋势，其结果可以用直流放电的帕邢定律得到很好的解释。本文的结论如下：（1）在10Pa和20Pa气压下，放电的阴极鞘层区、正柱区、阳极辉光区中的转动温度都随放电电压呈现出了不同的变化趋势，甚至是完全相反的变化趋势。我们认为这是由于气压不同时，放电状态不同所致；气压为10Pa时的放电是阻碍辉光放电，而气压为20Pa时的放电为反常辉光放电。（2）在N2直流辉光放电中，处在电子激发态的N2+的转动温度在阴极鞘层和正柱区中随着放电电压的增加而增加，说明激发态的布居数随着放电电压的增加而增加；转动温度随着气压的增加而增加。实验选择的两个气压刚好使得工作点分别在帕刑曲线拐点的两侧。在放电的阳极辉光区中，在帕刑曲线拐点的左测，转动温度是随着放电电压的增加而减少的，这是由于正柱区还没有形成，放电进入反常辉光；以后，转动温度则随着放电电压的增加而增加。（3）在我们的实验条件下，N2+的转动温度不仅能反映其自身的情况，还能反映等离子体中中性的N2的温度。差别仅仅在于N2+与N2的转动常数有所不同，由此产生的误差约为40％：实际温度要比实验中测得的温度低4％，本实验中这个温度的误差范围在20K左右。（4）通过用发射光谱法测量得到的转动温度变化情况可以判断直流辉光放电的状态属于正常辉光、反常辉光或阳碍辉光放电状态，并从微观上解释之。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-6
1． 引言  6-7
2． 发射光谱概述  7-13
  2．1 发射光谱基本原理  7-9
  2．2 谱线的宽度与线形  9-13
3． 分子光谱概述  13-32
  3．1 分子的内部运动及其波函数  13-16
  3．2 双原子分子的能态  16-21
  3．3 双原子分子的跃迁选择定则  21-24
  3．4 双原子分子的光谱  24-32
4． 用发射光谱法测量等离子体的转动温度的原理  32-37
  4．1 用发射光谱法测量等离子体的转动温度的原理  32-35
  4．2 用发射光谱法测量转动温度的原理及意义  35-37
5． 直流辉光放电概述  37-40
6． 实验装置及实验过程  40-42
  6．1 实验装置  40
  6．2 实验过程  40-42
7． 实验数据的拟合  42-46
8． 实验结果及讨论  46-59
  8．1 实验测量得到的光谱及拟和结果  46-50
  8．2 伏安特性曲线及放电状态研究  50-52
  8．3 不同气压下的温度分布  52-54
  8．4 放电区中转动温度随电压的变化趋势比较  54-59
9． 结论  59-60
参考文献  60-61
附录  61-65
致谢  65-66

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 真空电子学（电子物理学） > 气体放电（气体导电）
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