ИСТИНА

Кислородная плазма имеет множество приложений. Это и объемные реакторы, в которых происходит образование молекул озона и синглетного кислорода, и реакторы для обработки поверхности, в частности, в микроэлектронике. Так как атомарный кислород зачастую является основным радикалом в таких приложениях, кинетика атомов кислорода представляет большой интерес. Особенно слабо изученной является область повышенных давлений (от 10 Торр). Объектом исследования являлся симметричный емкостной разряд в плазме чистого кислорода повышенного давления (10 – 100 Торр) кварцевой трубке; к электродам прикладывалось переменное напряжение на частоте 81 МГц. Мощность составляла 50 – 500 Вт. Знание газовой температуры кислородной плазмы и ее радиального распределения очень необходимо для определения приведенного поля в разряде, а также для оценки потоков нейтральных частиц на стенку разрядной трубки. В рамках этой работы по исследованию кинетики атомов О, газовая температура определялась методом оптической эмиссионной спектроскопии, то есть из анализа спектра определенных излучательных переходов молекулы О2; в данной работе это полосы (0, 0) и (1, 1) перехода O2 (b1g+)  (X3g-), расположенные в диапазоне 758 до 772 нм. Несомненным преимуществом такого подхода является неинвазивность диагностики. Как показывают оценки, в рассматриваемых условиях повышенного давления время жизни (верхнего) состояния O2 (b1g+) достаточно велико для установления больцмановского распределения по вращательным состояниям O2 (b1g+, v=0, 1) характеризующееся т.н. «вращательной» температурой Trot, от которой, в свою очередь, зависит форма спектра. Так как величина вращательного кванта порядка энергии теплового движения, происходит эффективный энергообмен между вращательной и поступательной степенями свободы, поэтому вращательная температура Trot близка к газовой Tgas. Всё это обеспечивает применимость данной методики определения газовой температуры в плазме О2 в рассматриваемых условиях. Таким образом, газовая температура определялась путём сравнения измеренного и модельного спектров в указанном выше диапазоне длин волн. Схожие диагностики широко применяются для изучения плазмы. Зачастую они используют сложную модель разряда, существуют также коммерческие программные пакеты, как например SpecAir. Целью данной работы было создание относительно простого способа моделирования молекулярного спектра излучения кислородной плазмы в диапазоне, обеспечивающего достаточную при этом точность определения температуры. При этом использовались известные и общедоступные спектроскопические константы [1]. В результате с помощью среды программирования NI LabVIEW была создана программа с удобным интерфейсом, позволяющая быстро выполнять анализ экспериментальных спектров полос (0, 0) и (1, 1) перехода O2 (b1g+)  (X3g-) с достаточной точностью. Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (РФФИ) грант № 18-32-00932\18. Литература: 1. P. H. Krupenie, “The Spectrum of Molecular Oxygen,” J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 1, no. 2, pp. 423–534, 1972.