Способ определения концентрации атомов металла в низкотемпературной плазме

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК а)4 Н 05 Н 1/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2 МБогАГгФъф где сАГОСУДАРСТЕЕННЫй КОМИТЕТ СССРпО ДелАм изОБРетений и ОткРытии(46) 30.05.86. Бюл. въ 20 (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. А.А. Жданова(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ АТОМОВ МЕТАЛЛА В НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ путем определения количества сконденсированного металла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью локального определения концентрации и повышения точности, в ЯО 671682 А 1 исследуемую область вводят подложку в виде зонда Ленгмюра и сообщают ей потенциал, равный потенциалу плазмы в этой области, а концентрацию атомов металла рассчитывают по формуле коэффициент прилипания атомов исследуемого металла, концентрация атомов металла, см ; количество крнденсата, г; число Авогадро; время конденсирования атомов металла на зонд, с; атомный вес конденсируемого элемента, г; длина зонда Ленгмюра, см; радиус зонда Ленгмюра, см; среднеквадратичная скорость теплового движения атомов металла, см/с;аеВпостоянная, равная 3,14.Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано для лабораторных измеренийпараметров ниэкотемпературной плазмы газового разряда, 5Одним из важных параметров, характеризующих спектроскопические свойства плазмы газового разряда, является концентрация атомов металла.Известные оптические способы оп 10ределения концентрации атомов металла (методы реабсорбции, интерферометрический метод и др.) не поз-.воляют проводить диагностику плазмыв непрозрачной оболочке, обладаютмалой чувствительностью (концентра-,Уция атомов п),10 см ) и не даютинформацию о локальных свойствахплазмы,Известен способ диагностики низкотемпературной плазмы путем введенияв плазму электрического зонда Ленгмюра, который позволяет определятьэлектрические параметры, электронную концентрацию и температуру, но25не позволяет определять концентрацию атомов металла.Известен способ определения концентрации атомов металла в ниэкотемпературной плазме путем определенияколичества сконденсированного металла,Однако данный способ обладает недостаточной точностью и с его помощьюнельзя произвести локальное определение концентрации атомов металла. 35Целью изобретения является локальное определение концентрации атомовметалла в низкотемпературной плазмеи повышение точности. Способ можетбыть также использован для диагностики плазмы в непрозрачной оболочке.Поставленная цель достигаетсятем что в исследуемую область вво-дят подложку в виде зонда Ленгмюраи сообщают ей потенциал, равный потенциалу плазмы в этой области, аконцентрацию атомов металла рассчитьвают по формуле:2 ММ ссй А 1 гча где Ы - коэффициент прилипания атомов исследуемого металла;и - концентрация атомов металла, см ;М - количество конденсата, г;ВВЯ - число Авогадро;- время конденсирования атомовметалла на зонд, с;А - атомный вес конденсируемогоэлемента, г1 - длина зонда Ленгмюра, см;"г - радиус зонда Ленгмюра, см;ч - среднеквадратичная скоростьтепловОго движения атомовметалла, см/с;1 - постоянная, равная 3,14,Этот способ допускает максимальное определение концентрации атомов металла путем измерения конденсированного на поверхности металла на участках зонда, расположенных в необходимых для диагностики плазмы местах.Применение высокочувствительных спектроаналитических методов измерения количества конденсата с чувстви 7тельностью 10 - 10 "г обеспечивает достижение пороговой чувствительности определения концентрации атомов металла 10 - 10 атомов/см при длине зонда 1 см, Это на 2-4 порядка чувствительнее оптических методов.П р и м е р. Производилось определение концентрации атомов металла в плазме полого катода, охлаждаемого жидким азотом. Использовался медный полый катод диаметром 0,8 см, длиной 2,0 см и платиновый зонд (диаметр 0,005 см).Для диагностики плазмы охлаждаемого полого катода определялась концентрация атомов металла материала полого катода при разных условиях разряда: разрядный ток 0,005-0,060 А, давление газа Аг О, 1-1,0 мм рт,ст время конденсирования металла на зонд 10 с - 10 мин. Конденсированный на зонде металл смьвался азотной кислотой и количество его определялось спектральным методом в дуге переменного тока.Концентрация атомов металла рассчитьвалась по формуле (1) и составляла величину порядка 10 - 10" см У.Использование предлагаемого способа определения концентрации атомовметалла в ниэкотемпературной плазме обеспечивает по сравнению с существующими способами высокую чувствительность определения концентрации атомов металла, которая на 2-4 порядка превышает чувствительность оптических методов, возможность локаль671682 Корректор,М. Демчик Редактор Е, Миронова Техред О.Гортвай Тираж 765 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 2996/3 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ных измерений концентрации атомовметалла, что важно для характеристики спектроскопических свойств разряда, воэможность измерений концентрации атомов металла в плазме с непрозрачной оболочкой.