optické metody diagnostiky plazmatu pro depozice tenkých vrstev za nízkého tlaku
Post on 19-Jan-2016
44 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Optické metody diagnostiky plazmatu pro depozice tenkých
vrstev za nízkého tlaku
Doc. RNDr. František Krčma, Ph.D.Mgr. Pavel Slavíček, Ph.D.
Malá Morávka 31. 5. 2005
Obsah
•Energiové hladiny v molekulách a atomech
•Principy spektroskopických měření
•Přístrojové vybavení pro spektroskopii
•Plazma jako prostorový objekt
•Emisní atomová spektroskopie
•Emisní molekulová spektroskopie
•Absorpční spektroskopické metody
•Shrnutí a perspektivy
Energiové hladiny v molekulách a atomechrotace molekul
R
mA mB
22 RRmm
mmI
BA
BA
moment setrvačnosti
tuhý rotátor – R = konst. – řešení Schrödingerovy rovnice
cIB
4
E J hcBJ JR ( ) ( ) 1
skutečnost – R ≠ konst. – řešení Schrödingerovy rovnice
....)1()1()( 22 JJhcDJhcBJJE JR
ν
BDJ ~
4 3
Energiové hladiny v molekulách a atomechrotace molekul
Energiové hladiny v molekulách a atomechvibrace molekul
nejjednodušší model pro vibrace představuje harmonický oscilátor
řešení Schrödingerovy rovnice
....,2,1,0,2
1
vvhνE ev
k
νe 2
1
2
2
1d)( kxxFxU
Energiové hladiny v molekulách a atomechvibrace molekul
Skutečnost je ale složitější – anharmonický oscilátor
řešení Schrödingerovy rovnice
ityanharmonickonstanty jsou a;2
1eee yx
kν
2)(exp1)( ee RRDRU
e
e
Dc
2
...2
1
2
1
2
132
vyhvxhvhE eeeeev
Energiové hladiny v molekulách a atomechvibrace molekul
harmonický oscilátor anharmonický oscilátor
Energiové hladiny v molekulách a atomechvibrace molekul
molekula při vibrování současně rotujevlivem vibrací se mění délka vazeb => mění se i rotace
....1)1(
....2
1
2
1
2
1
22,
32
,
JJhcDJJhcB
vyhvxhvhE
Jvv
eeeeeJv
....2
1
vBB eev
ν
BD v
Jv ~4 3
,
Energiové hladiny v molekulách a atomechvibrace molekul
U složitějších molekul existuje více různých druhů a typů vibrací(valenční, deformační, grupové,…)
H
H
C
a)(b)
H
H
C
H
C
(c)
H
(d)
H
C
H
H
H
N
(g)
H
(e)
H
HH
H
C C
(f)vazby kolmé na rovinuvyznačených atomů
vibrace kolmé na rovinuvyznačených atomů
Energiové hladiny v molekulách a atomechelektronové stavy molekul a atomů
elektrony v atomech a molekulách mohou být ve více různých stavech
22
220
2
42
2
1
2
1
4 nEZ
nh
eZE Hn
elektronové energie pro jednoelektronovou konfiguraci
...,2,1,0n
s obíháním elektronu kolem jádra je spojen orbitální moment hybnosti
)1( llL 1...,,2,1,0 nl
lz mL lml ,...,2,1,0
orbitální moment hybnosti má kvantovanou projekci do osy symetrie
Energiové hladiny v molekulách a atomechatomární elektronové hladiny jednoelektronové konfigurace
6p 6d 6f 6g 6h
5 5s 5p 5d 5f 5g
l = 0 l = 1 l = 2 l = 3 l = 4 l = 5n
6
4
3
2
1
6s
4s 4p 4d 4f
3s 3p 3d
2p
1s
2s
E
E > 0
0 rE5
E4
E3
E2
E1
U(r)
Diskrétní spektrum energií
Spojité spetrum energií
E < 0
Energiové hladiny v molekulách a atomechhladiny dvouatomové molekuly
Principy spektroskopických měření
h
h
h
2h
abso
rpce
emis
e
stim
ulov
aná
emis
e
En
Em
mn EEhc
h
Principy spektroskopických měření
zdroj záření
detektor záření
absorbujícíprostředí
I0
I
x
zdroj záření
detektor záření
I
Principy spektroskopických měření
Atomové emisní spektrum
Molekulové emisní spektrum
Molekulové absorpční spektrum
Principy spektroskopických měřeníIdentifikace zářících atomů a molekul
Ukázka spektra při depozici organosilanů v RF výboji
Principy spektroskopických měřeníIdentifikace zářících atomů a molekul
V tabulkách se uvádí poloha čarZpravidla lze identifikovat jen několik čar (nejčastěji rezonančních)Obvykle jen neutrální a jedenkrát ionizované atomyČastá přítomnost čar rtuti ze zářivek
Principy spektroskopických měřeníIdentifikace zářících atomů a molekul
Principy spektroskopických měřeníIdentifikace zářících atomů a molekul
Principy spektroskopických měřeníIdentifikace zářících atomů a molekul
V tabulkách se uvádí zpravidla poloha hran pásů
Vždy musí být více pásů stejného elektronového přechodu
Principy spektroskopických měřeníIntenzita atomární emisní spektrální čáry
nn
nmnmnm NZ
ghAI
Principy spektroskopických měřeníIntenzita atomární emisní spektrální čáry
kT
En
nmnmnn
nmnmnm
n
NeZ
ghAN
Z
ghAI
Principy spektroskopických měřeníIntenzita molekulárního spektrálního přechodu
JvnJvnJvn
JvnJvn AchNI
,,
,,,,,,,,
J
JJvv
vibrnn
elJvnJvn g
SRR
hA
,
2,.
2,.
32,,,, 3
64
Principy spektroskopických měřeníProfil spektrální čáry
2
2/1
00 2lnexp
ν
ννG
2
2/1
0
0
1ν
νν
L
Přístrojové vybavení pro spektroskopiiSpektrometr a jeho základní části
zrcadlo
mřížka vícekanálový detektorvstupní adaptér + filtry
štěrbina
fotonásobič
optický kabel
Přístrojové vybavení pro spektroskopiiSpektrometr a jeho základní části
MonochromátorČím větší ohnisková vzdálenost, tím větší rozlišení. Pro spektroskopii plazmatu je vhodné zpravidla rozmezí 300 až 650 mm.
Mřížky300 čar/mm – přehledová spektra (190 – 6000 nm)1200 čar/mm – univerzální (190 – 1500 nm)2400 čar/mm – kvalitní rozlišení rotačních čar (190 – 700 nm)
3600 čar/mm – profily čar (190 – 450 nm)
HranolyVýběr podle oblasti spektra, dnes již využívány omezeně
Přístrojové vybavení pro spektroskopiiSpektrometr a jeho základní části
ŠtěrbinyVstupní – zajišťuje vstup světla do monochromátoru. Vlivem ohybu světla je s klesající šířkou štěrbiny osvětlována stále větší část mřížky a roste rozlišení (úměrné celkovému počtu osvětlených čar mřížky), ale klesá množství světla.Výstupní – pouze u výstupu na fotonásobič. S klesající šířkou je vybírán menší úsek spektra jehož fotony jsou detekovány.
Přístrojové vybavení pro spektroskopiiSpektrometr a jeho základní části
DetektoryJednokanálové – fotonásobiče nebo fotodiody.Zpravidla umožňují díky předřazené výstupní štěrbině lepší rozlišení. Měření ale vyžaduje postupný zdlouhavý sken úseku spektra. Ideální pro měření profilů čar.Vícekanálové – řádkové PDA nebo plošné CCD.Snímají současně celý úsek spektra, zpravidla pak na několik záběrů, které se v PC spojují. Rozlišení je dáno velikostí (šířkou) jednotlivého pixelu (nejčastěji 26 μm). Vždy je nutné je chladit, buď vzduchem, vodou nebo kapalným dusíkem.
Výběr detektoru je třeba provést podle spektrální oblasti, v níž se má měřit.
Přístrojové vybavení pro spektroskopiiSpektrometr a jeho základní části
PříslušenstvíOptické filtry – slouží k odfiltrování záření kratších vlnových délek, a tím k potlačení spekter vyššího řádu (na dvojnásobné nebo trojnásobné vlnové délce). Je vhodné využívat filtry absorbující záření do 350 nm, do 500 nm, případně do 800 nm.Optický kabel – slouží k přivedení světla na vstupní štěrbinu. Zpravidla je materiálem křemenné sklo. Užívá se v podobě svazku vláken, která jsou na vstupu uspořádána kruhově, na výstupu (vstup do monochromátoru) jsou uspořádána obdélníkově.Vstupní adaptér – slouží k zobrazení výstupu optického kabelu na vstupní štěrbinu. Díky zobrazovací schopnosti lze pomocí CCD detektoru současně měřit spektrum z více zdrojů, resp. více míst téhož objektu.
Přístrojové vybavení pro spektroskopiiintegrační doba detektoru
štěrbina 0,01 mm, mřížka 3600 čar/mm, 10 akumulací
Přístrojové vybavení pro spektroskopiiintegrační doba detektoru
štěrbina 0,01 mm, mřížka 3600 čar/mm, 10 akumulací
Přístrojové vybavení pro spektroskopiiintegrační doba detektoru
štěrbina 0,01 mm, mřížka 3600 čar/mm, 10 akumulací
Přístrojové vybavení pro spektroskopiišířka vstupní štěrbiny
integrační doba 1 s, mřížka 3600 čar/mm, 10 akumulací
Přístrojové vybavení pro spektroskopiišířka vstupní štěrbiny
integrační doba 1 s, mřížka 3600 čar/mm, 10 akumulací
Přístrojové vybavení pro spektroskopiišířka vstupní štěrbiny
integrační doba 1 s, mřížka 3600 čar/mm, 10 akumulací
Přístrojové vybavení pro spektroskopiivliv použité mřížky
integrační doba 1 s, štěrbina 0,01 mm, 10 akumulací
Přístrojové vybavení pro spektroskopiivliv použité mřížky
integrační doba 1 s, štěrbina 0,01 mm, 10 akumulací
Přístrojové vybavení pro spektroskopiivliv použité mřížky
integrační doba 1 s, štěrbina 0,01 mm, 10 akumulací
Přístrojové vybavení pro spektroskopiivliv použité mřížky
integrační doba 0,01 s, štěrbina 0,01 mm, 1 akumulace
Přístrojové vybavení pro spektroskopiivliv použité mřížky
integrační doba 0,01 s, štěrbina 0,1 mm, 1 akumulace
Přístrojové vybavení pro spektroskopiivliv počtu akumulací
integrační doba 0,01 s, štěrbina 0,01 mm, mřížka 3600 čar/mm
Přístrojové vybavení pro spektroskopiipoužití filtrů
integrační doba 0,01 s, štěrbina 0,01 mm, 1 akumulace, mřížka 300 čar/mm
Přístrojové vybavení pro spektroskopiipoužití filtrů
integrační doba 0,01 s, štěrbina 0,01 mm, 1 akumulace, mřížka 300 čar/mm
Přístrojové vybavení pro spektroskopiipoužití filtrů
integrační doba 0,01 s, štěrbina 0,01 mm, 1 akumulace, mřížka 300 čar/mm
Přístrojové vybavení pro spektroskopiipoužití filtrů
integrační doba 1 s, štěrbina 0,01 mm, 1 akumulace, mřížka 300 čar/mm
Přístrojové vybavení pro spektroskopiipoužití filtrů
integrační doba 1 s, štěrbina 0,01 mm, 1 akumulace, mřížka 300 čar/mm
Plazma jako prostorový objekt
II
IIII l
lIII 22 2
Emisní atomová spektroskopie
• Stanovení teploty neutrálního plynu z intenzit spektrálních čar
• Stanovení teploty elektronů z intenzit spektrálních čar
• Stanovení teploty neutrálního plynu z rozšíření spektrálních čar
• Stanovení koncentrace elektronů z rozšíření spektrálních čar
• Stanovení koncentrace elektronů z intenzit spektrálních čar
Emisní atomová spektroskopieStanovení teploty neutrálního plynu z intenzit spektrálních čar
kT
E
nnmnmnm
n
NeZ
ghAI
intenzity atomárních emisních čár jsou dány v případětermodynamické rovnováhy vztahem
)(ln nnmnnm
nm EfgA
I
změřením intenzit většího počtu čar s různou excitační
energií En lze ze závislosti určit teplotu
postup lze použít jen v případě termodynamické rovnováhy, což u nízkotlakého plazmatu bývá výjimečně
Emisní atomová spektroskopieStanovení teploty elektronů z intenzit spektrálních čar
postup je identický jako v předchozím případě, předpokládáme, že jednotlivé stavy jsou ale obsazovány pouze srážkami s elektrony a tedy, že jejich populace odrážejí energetické rozdělení elektronů
je-li i teplota neutrálního plynu vysoká, je třeba ji vzít do úvahy jako korekci pro teplotu elektronů
Emisní atomová spektroskopieStanovení teploty neutrálního plynu z rozšíření spektrálních čar
pro výpočet předpokládáme, že rozšíření spektrální čáry je dáno pouze vlivem Dopplerova jevu daného pohybem částic v plazmatu
výraz pro pološířku takovéto čáry je dán vztahem
T
D 71016,7
při vlastním výpočtu je třeba vždy odečíst vliv přístrojové funkce na rozšíření čar a používat pouze čáry, u nichž je známa jejich přirozená šířka
Emisní atomová spektroskopieStanovení koncentrace elektronů z rozšíření spektrálních čar
pro výpočet předpokládáme, že rozšíření spektrální čáry je dáno pouze vlivem Starkova jevu (štěpení spektrálních čar v elektrickém poli)
protože uvažujeme poměrně slabé vnitřní elektrické pole dané přítomností elektronů a iontů v plazmatu, nedochází ke štěpení čar, ale pouze k jejich rozšířenívýraz pro pološířku takovéto čáry je dán vztahem
3
2
061.2
1
ene
Emisní atomová spektroskopieStanovení koncentrace elektronů z rozšíření spektrálních čar
při vlastním výpočtu je třeba vždy odečíst vliv přístrojové funkce na rozšíření čar a používat pouze čáry, u nichž je známa jejich přirozená šířka
dále je obvykle nutné provést korekci na teplotu plazmatu
profil čáry při Dopplerově rozšíření je Gaussovský,při Starkově jevu je profil Lorentzův
ee
nCT
11
103.50 2
3
6
110
rovněž lze využít vztahu
Emisní atomová spektroskopieStanovení koncentrace elektronů z intenzit spektrálních čar
kT
EEEe
nm
inm
n
iniie
ninion
eh
kTm
A
A
g
g
I
In
2
3
2
2
pro stanovení je nutné mít změřené intenzity čar odpovídajících neutrálnímu atomu i jeho iontu
vlastní výpočet pak provedeme podle vztahu
Emisní molekulová spektroskopie
• Stanovení rotační teploty z intenzit rotačních spektrálních čar
• Stanovení vibrační teploty
• Využití numerických simulací pro výpočty parametrů
Emisní molekulová spektroskopieStanovení rotační teploty z intenzit rotačních spektrálních čar
R
rve
kT
E
JJvv
vibrnn
elJvnJvn eSRRCI
,
2,.
2,.
,,,,
intenzita jednotlivé rotační čáry je v termodynamické rovnováze dána vztahem
ze závislosti
constkT
E
S
I
R
rve
JJ
JvnJvn
,
,,,,ln
pak lze určit hledanou teplotu
Emisní molekulová spektroskopieStanovení rotační teploty z intenzit rotačních spektrálních čar
constkT
E
S
I
R
rve
JJ
JvnJvn
,
,,,,ln
v praxi lze zpravidla hodnotu Hönel-Londonova faktoru nahradit hodnotou J pro P-větev spektra (ΔJ = –1), respektive hodnotou J(J+1) pro R-větev spektra (ΔJ = –1), u multipletů pak hodnotou 2J+1
hodnotu energie pak také zpravidla stačí vyjádřit pouze prvními členy rozvoje, obvykle se užívá nejjednodušší možný tvar
)1( JJBhc v
Emisní molekulová spektroskopieStanovení rotační teploty z intenzit rotačních spektrálních čar
Emisní molekulová spektroskopieStanovení vibrační teploty z intenzit vibračních spektrálních pásů
intenzita jednotlivého vibračního pásu jako celku je v termodynamické rovnováze dána vztahem
kT
E
vv
v
evvAI
4, const
pravděpodobnost přechodu lze nalézt v tabulkách, stejně jako frekvenci (vlnovou délku) příslušného přechodu
energii je třeba alespoň přibližně vypočítat podle dříve uvedených vztahů
Emisní molekulová spektroskopieStanovení vibrační teploty z intenzit vibračních spektrálních pásů
Emisní molekulová spektroskopieStanovení vibrační teploty z intenzit vibračních spektrálních pásů
Vibrační rozdělení často není Bolzmannovské a proto nemusí být vždy vibrační teplota definována. Typickým příkladem je např. situace při predisociaci nebo rekombinaci částic.
Emisní molekulová spektroskopieVyužití numerických simulací pro výpočty parametrů
• Současná technika umožňuje celkem rychlé výpočty molekulárních spekter na základě známých molekulových konstant, přesné kvantově mechanické výpočty jsou však zatím málo rozšířené
• Relativně dobré výsledky při výpočtech rotační teploty i ze spekter s malým rozlišením
• Zatím nedořešený univerzální výpočet pravděpodobností vibračních přechodů
• http://www.milansorm.cz/simul
• http://www.sri.com/cem/lifbase
Emisní molekulová spektroskopieVyužití numerických simulací pro výpočty parametrů
Emisní molekulová spektroskopieVyužití numerických simulací pro výpočty parametrů
Emisní molekulová spektroskopieVyužití numerických simulací pro výpočty parametrů
Absorpční spektroskopie
• Lambertův zákon: I = I0 e-bx
Absorpční spektroskopie
• Lambertův zákon: I = I0 e-bx
• Lambertův-Beerův zákon: xcI
I 0
log
Absorpční spektroskopie
• Lambertův zákon: I = I0 e-bx
• Lambertův-Beerův zákon:
• Obecný vztah pro absorpci světla
xcI
I 0
log
nmnPNhx
Iν
d
d
Absorpční spektroskopie
• Lambertův zákon: I = I0 e-bx
• Lambertův-Beerův zákon:
• Obecný vztah pro absorpci světla
xcI
I 0
log
INBhPNhx
Innmnmn νν
d
d
Absorpční spektroskopie
• Lambertův zákon: I = I0 e-bx
• Lambertův-Beerův zákon:
• Obecný vztah pro absorpci světla
xcI
I 0
log
INAg
gcINBhPNh
x
Innm
n
mnnmnmn 2
3
πν8νν
d
d
Absorpční spektroskopie
• Lambertův zákon: I = I0 e-bx
• Lambertův-Beerův zákon:
• Obecný vztah pro absorpci světla
• Nn závisí na koncentraci molekul v daném stavu n.
xcI
I 0
log
INAg
gcINBhPNh
x
Innm
n
mnnmnmn 2
3
πν8νν
d
d
Absorpční spektroskopie Specifika prostředí plazmatu při sníženém tlaku
• tlak 10-3 – 100 Pa
• rozměry do řádu několika metrů
• plazma je relativně homogenní
• hustoty elektronově excitovaných stavů dosahují často méně než 1016 m-3 (vzduch obsahuje 1025 molekul m-3)
• rovnovážné vibrační rozdělení populací odpovídá desítkám tisíc K, je tedy populován větší počet vibračních hladin
• časté je netermodynamické rozdělení vibračních populací
• u jednoduchých molekul hrají roli i rotační stavy
důsledek
extrémně malé koncentrace absorbujících částic
Absorpční spektroskopie Specifika prostředí plazmatu při sníženém tlaku
z předchozího rozboru tedy plyne, že
nelze tedy použít běžný absorpční spektrometr
využívaný v chemii
Absorpční spektroskopie Specifika prostředí plazmatu při sníženém tlaku
Možnosti řešení
• intenzivní zdroj monochromatického světla absorpce se měří diferenčně
• vícenásobný průchod absorbovaného světla prostředím prodloužení absorpční délky
• absorbovat záření a měřit fluorescenci z excitovaných stavů
• absorbovat záření a měřit emisní Ramanova spektra
těchto principů využívají různé absorpční diagnostiky plazmatu
Diferenční měření
Před vlastním měřením je třeba nastavit zesílení obou fotonásobičůtak, aby bylo výsledné napětí nulové. V přítomnosti plazmatu pakzaznamenáváme diferenční napětí v řádu V – mV.
Vícenásobný průchod světla
základní nevýhody - ztrácíme prostorové rozlišení - světelný svazek se rozbíhá
Využití Fourierovy transformace
Signál z detektoru je amplitudově modulován výbojem. Fourierovou transformací v PC separujeme signál s jinou frekvencí, než je frekvence modulační; důsledkem je omezení šumu.Lze realizovat i přímou modulaci zdroje (např. napětím výbojky).V absorpční spektroskopii je vhodné použít Fourierovu transformacizejména při diferenčním zapojení detektorů, kdy je signál malý.
Absorpční spektroskopie s užitím laditelného laseru
V principu využívá mnohonásobného průchodu záření studovaným objektem v kombinaci s diferenčním zapojením detektorů.Laditelná laserová dioda jako zdroj záření (TDLAS) – měření ve střední části IČ spektra (2 – 30 m).Barvivový laser jako zdroj záření (DLAS) – měření ve viditelné a UV oblasti spektra.Uváděný detekční limit absorbance činí 10-6 (absorpční délka 100 m; při atmosférickém tlaku to odpovídá koncentraci v řádu ppt).Nevýhodou metody je de facto nulové prostorové rozlišení, výhodu představuje možnost současného použití více různých měřicích aparatur na jednom objektu.
Cavity Ring Down Spektroskopie
Cavity Ring Down Spektroskopie x
Cavity Ring Down Spektroskopie
Užitím paměťového osciloskopu a PC lze průměrovat velký počet pulsů, což omezuje šum.Z exponenciálního poklesu intenzity světla lze stanovit koncentraci absorbujících částic.Detekční limit je obdobný jako u předchozí metody. Parabolická zrcadla umožňují prostorovou lokalizaci detekované oblasti, lze tedy měřit profily koncentrací.V současnosti se tato metoda užívá pouze ve viditelné a blízké UV oblasti.
Laserová indukovaná fluorescence (LIF)
fluorescenceh’
laserh – LIF(2 h – TALIF)
Laserová indukovaná fluorescence (LIF)
fluorescenceh’
laserh – LIF(2 h – TALIF)
exc
absorpce laseru
fluorescence
0
Laserová indukovaná fluorescencexx
xx
i
Laserová indukovaná fluorescencex
Laserová indukovaná fluorescence
ukázka spektra 1. neg. systému dusíkuN2
+ ( ) 22 X B
Laserová indukovaná fluorescence
ukázka spektra 1. neg. systému dusíkuN2
+ ( ) 22 X B
Laserová indukovaná fluorescence
ukázka spektra 1. neg. systému dusíkuN2
+ ( ) 22 X B
experimentálně zjištěný profil vybrané rotační čáry
Laserová indukovaná fluorescence
Pro určení každého bodu spektra je využíváno velkého počtu pulsů (až tisíců).Z intenzity fluorescenčního záření lze stanovit koncentraci absorbujících částic. Vzhledem k velmi obtížné kalibraci se zpravidla určují pouze relativní koncentrace.Detekční limit je zhruba o řád horší než-li u předchozích metod. Měření kolmo na budící laserový svazek umožňuje vynikající prostorovou lokalizaci.Metoda je zvlášť vhodná pro podrobné studium energiových hladin a změn jejich populací, rozlišení je lepší než 10-4 nm.Nevýhodou metody jsou vysoké pořizovací a provozní náklady (zejména v UV oblasti) a její špatná přenositelnost.
Ramanův rozptyl
Ramanův rozptyl
Experimentální uspořádání je v podstatě shodné s uspořádáním pro LIF.Výhodou metody jsou podstatně menší pořizovací i provozní náklady.Detekční limit je obdobný jako u předchozí metody. Prostorová lokalizace měření je obdobná jako u LIF.Základním nedostatkem je poměrně komplikovaná identifikace spekter, neboť v plazmatu je přítomno značné množství různých částic, které jsou navíc v nejrůznějších excitovaných stavech.
Další absorpční metody
Až dosud jsme řešili jen absorpci ve světelné oblasti elektromagnetického záření.V praxi lze ale využít i absorpce v oblasti mikrovlnné (microwave cavity resonance spectroscopy), např. pro měření z rotačních excitací molekul nebo pro stanovení koncentrace elektronů (na základě elektronové cyklotronové rezonance).Rovněž lze využít i EPR spektroskopie pro stanovení paramagnetických částic (např. atomární kyslík a dusík a některé elektronově excitované stavy).Obě metody kladou značné požadavky na technické vybavení a zkušenost experimentátora a v současnosti jsou využívány pouze okrajově.
Shrnutí
• Seznámení se základními poznatky o energiových poměrech v atomech a molekulách
• Přístrojové vybavení pro spektroskopii• Vlivy nastavení spektrometru na kvalitu pořízeného spektra• Stanovení teploty neutrálního plynu z intenzit spektrálních čar• Stanovení teploty elektronů z intenzit spektrálních čar • Stanovení teploty neutrálního plynu z rozšíření spektrálních
čar• Stanovení koncentrace elektronů z rozšíření spektrálních čar • Stanovení koncentrace elektronů z intenzit spektrálních čar • Stanovení rotační teploty z intenzit rotačních spektrálních čar• Stanovení vibrační teploty• Využití numerických simulací pro výpočty parametrů• Aplikace metod absorpční spektroskopie
Perspektivy optické diagnostiky plazmatu• Emisní spektroskopie je stále jedinou neinvazivní
diagnostickou metodou použitelnou pro libovolný typ plazmatu
• Roste úroveň spektrometrů, především pak v oblasti detektorů
• Budují se a rozšiřují databáze spektroskopických údajů (atlasy atomárních čar, atomových a molekulových konstant,….)
• Rychle se rozvíjí numerické simulace spekter
• Nové směry absorpční spektroskopie souvisí především s rozvojem laserové techniky a nelineární fyziky.
• V posledním desetiletí se začaly vyvíjet metody laserové tomografie, holografie a skládání více vzájemně koherentních laserových paprsků.
Schéma laserové tomografie
http://www.fch.vutbr.cz/home/krcma/vyuka/spektroskopie.ppt
top related