Cromlin nodweddiadol folt -ampere o ollyngiad nwy golau excimer 172 nm
3.3.7 Ffenomena Ymoleuedd mewn Rhyddhau Nwy
Technoleg Platio Ion Modern
(Parhad o Ffenomenau Ymoleuedd mewn Rhyddhau Nwy)
Ymoleuedd Cyffro
Bydd atomau cynhyrfus soniarus yn trosglwyddo yn ôl i lefelau egni sefydlog o fewn 10⁻⁸ s, gan ryddhau'r egni a amsugnir yn ystod y trawsnewidiad cyffro. Mae'r egni hwn yn cael ei ollwng ar ffurf ffotonau, gan gynhyrchu goleuedd cyffro. Mewn rhai gollyngiadau pwysedd isel, megis y rhai sy'n cynnwys xenon, gall y broses hon hefyd gynhyrchu ymbelydredd uwchfioled gwactod, gan gynnwys golau excimer 172 nm.
Ailgyfuniad Luminescence
Yn y gofod rhyddhau, pan fydd ïonau yn dod ar draws electronau, maent yn ailgyfuno i ffurfio atomau sefydlog. Mae'r egni a amsugnwyd yn wreiddiol yn cael ei ryddhau ar ffurf ffotonau yn ystod y broses ailgyfuno, gan gynhyrchu goleuedd ailgyfuniad.
Oherwydd gwahaniaethau mewn strwythur atomig ac egni lefelau egni electronau, mae amlder ymoleuedd cyffro a goleuedd ailgyfuniad yn amrywio, gan arwain at wahanol liwiau ymoleuedd. Yn ystod platio ïon, mae prosesau megis ailgyfuno electronau ac ïonau, ailgyfuniad tri chorff o ïonau metel, electronau, a nwyon adwaith, a thrawsnewid atomau cynhyrfus soniarus yn ôl i gyflwr sefydlog yn digwydd yn barhaus, gan gynhyrchu goleuedd. Po fwyaf dwys yw'r ionization, y cryfaf yw'r arddwysedd golau. Mae gan wahanol elfennau lefelau egni electronau gwahanol, felly mae eu lliwiau goleuedd yn wahanol: mae argon yn allyrru golau glas awyr, ac mae ffilmiau nitrid titaniwm wedi'u dyddodi â nitrogen 通入 yn dangos lliw coch ceirios. O'r prosesau adweithio uchod, gellir gweld bod electronau ynni uchel yn gwrthdaro'n barhaus yn anelastig â nwy yng ngofod rhyddhau platio ïon, gan gynhyrchu atomau ac ïonau sy'n llawn egni. Yna mae'r atomau ac ïonau egni uchel hyn yn mynd trwy gyfres o wrthdrawiadau cymhleth gydag atomau nwy ynni isel ac atomau metel, gan arwain at ïonau ac atomau o lefelau egni amrywiol yn y gofod gollwng. Mae'r gofod rhyddhau wedi'i lenwi â nifer fawr o ronynnau gweithredol, y mae eu hegni yn llawer uwch na'r atomau nwy a gyflwynwyd ac atomau metel anweddedig. Mae'r holl ronynnau ynni uchel yn y gofod platio yn tarddu o electronau ynni uchel. Felly, po fwyaf o electronau sydd yn y gofod platio, y mwyaf o ronynnau ynni uchel sy'n bresennol yn ystod platio, yr uchaf yw cyfanswm egni'r gronynnau ffilm, a'r mwyaf ffafriol yw hi i adweithiau cemegol ffurfio ffilmiau o ansawdd uchel. Mae technolegau platio ïon modern yn ymdrechu i gael mwy o electronau i gynyddu'r dwysedd plasma yn y gofod platio, a thrwy hynny wella cyfanswm egni gronynnau ffilm.
3.4 Gollwng Nwy
3.4.1 Proses Gollwng Nwy
Rhyddhad Avalanche
Gwacáu'r cynhwysydd; pan fo'r radd gwactod rhwng 1∼10 Pa, trowch y cyflenwad pŵer ymlaen rhwng y catod a'r anod. Ar y pwynt hwn, mae'r electronau gwreiddiol yn y siambr gwactod yn cyflymu o dan weithred y maes trydan. Pan fydd yr egni electron yn cyrraedd gwerth penodol, maent yn gwrthdaro â moleciwlau nwy niwtral ac yn eu ïoneiddio. Mae ïonau'n cyflymu tuag at y catod, ac mae electronau'n cyflymu tuag at yr anod; yn ystod y broses hon, mae mwy o ïoneiddiad gwrthdrawiad yn digwydd, ac mae nifer y gronynnau gwefredig yn cynyddu'n gyflym, gan ffurfio proses eirlithriad electron (a elwir hefyd yn rhyddhau eirlithriad), fel y dangosir yn Ffigur 3-5 [3]. Mae'r gollyngiad hwn yn broses ryddhau nad yw'n-hunangynhaliol; os caiff y ffynhonnell ionization wreiddiol ei thynnu, mae'r gollyngiad yn stopio ar unwaith.
O gromlin Paschen, gellir gweld bod angen isafswm foltedd catod i gychwyn rhyddhau glow. Mae arfer yn dangos, unwaith y bydd y gollyngiad nwy yn dechrau, mae'r foltedd rhyddhau yn gostwng yn sydyn, gan nodi nad y foltedd tanio a ddewiswyd yw'r foltedd tanio lleiaf. Yn gyffredinol, ar ôl i'r nwy gael ei danio, mae'r foltedd gollwng yn gostwng yn awtomatig i'r foltedd sy'n cynnal gollyngiad hunangynhaliol. Er enghraifft, mae foltedd tanio gollyngiad argon â-defnyddiau wedi'u seilio ar haearn tua 265 V.
3.4.2 Folt-Cromlin Nodweddiadol Ampere Gollwng Nwy
Mesur y Folt-Cromlin Nodweddiadol Ampere
Gelwir y gromlin amrywiad foltedd rhwng y ddau electrod gollwng nwy yn gromlin nodwedd folt -ampere. Mae Ffigur 3-7 yn dangos y ddyfais ar gyfer mesur y folt-cromlin nodweddiadol ampere o ollyngiad nwy [10], lle mae Eₐ yn gyflenwad pŵer DC ac Rₐ yn wrthydd newidiol. Ar ôl troi'r cyflenwad pŵer Eₐ ymlaen, mesurwch y foltedd a'r cerrynt rhwng yr electrodau, a phlotiwch y gromlin amrywiad foltedd yn ystod gollyngiad nwy, hy, y gromlin nodweddiadol folt-amper [3−12].
Nodweddion y Folt-Cromlin Nodweddiadol Ampere
Mae Ffigur 3-8 yn dangos cromlin nodweddiadol folt-ampere o ollyngiad nwy [3]:
Rhanbarth Rhyddhau Tywyll Di-Gynhaliol (Ⅰ)
Yn segment AB o Ffigur 3-8, mae cerrynt gwan iawn (10⁻¹² A) yn ymddangos wrth i'r foltedd gynyddu'n raddol o 0. Cynhyrchir y cerrynt hwn gan ïoneiddiad gofod a achosir gan electronau gweddilliol yn y gofod. Yn y rhanbarth hwn, er bod y cerrynt gollwng yn cynyddu gyda'r foltedd rhyng-electrod, mae'r cerrynt yn wan ac nid oes unrhyw oleuedd yn weladwy; gelwir hyn yn ollyngiad tywyll nad yw'n hunan-gynhaliol, sy'n perthyn i'r broses rhyddhau sy'n debyg i eirlithriadau Townsend.
Hunan-Rhanbarth Rhyddhau Tywyll Cynaladwy (Ⅱ)
Gan ddechrau o bwynt B, mae'r cam rhyddhau hunan-gynhaliol yn dechrau, gan gynhyrchu eirlithriadau-fel rhyddhau Townsend. Mae'r foltedd ym mhwynt B (Vᵇ, a elwir hefyd yn foltedd chwalu) yn gyffredinol uwch na'r foltedd tanio lleiaf Uₘᵢₙ o dan yr amodau arbrofol (p,d). Mae goleuedd gwan yn ymddangos yn segment CC, a elwir yn rhanbarth rhyddhau tywyll hunangynhaliol.
Rhanbarth Pontio (Rhanbarth Rhyddhau Corona Ⅲ, Rhanbarth Rhyddhau Glow Normal Cynnar Ⅳ)
Os nad yw'r gwrthiant yn y gylched yn fawr, mae'r gollyngiad yn trosglwyddo'n gyflym i bwynt E trwy'r rhanbarth trawsnewid: mae'r foltedd yn disgyn yn sydyn i Vₙ, mae'r presennol yn cynyddu'n sydyn, ac mae glow cryf yn ymddangos ar y catod, gan fynd i mewn i'r rhanbarth rhyddhau glow arferol.
Rhanbarth Rhyddhau Glow Normal (Ⅴ)
O'r gromlin nodwedd rhyddhau ampere folt, Vᵇ yw'r foltedd tanio, a Vₙ yw'r foltedd sy'n cynnal gollyngiad glow normal sefydlog (hy, Uₘᵢₙ yng nghromlin Paschen). Ar ôl trosglwyddo i ollyngiad glow arferol o bwynt E, dim ond rhan o'r wyneb catod sy'n allyrru golau (a elwir yn fan catod). Mae lleihau'r -gwrthydd cyfyngu cerrynt yn cynyddu'r ardal llewyrch. Mae'r cerrynt rhyng-electrod yn cynyddu gyda'r ardal glow, ond mae foltedd gollyngiad glow normal yn aros yn gyson-mae hyn yn nodwedd o ollyngiad glow arferol.
(Anodiadau ar gyfer Ffigur 3-8: Folt-Cromlin Nodweddiadol Ampere Gollwng Nwy Ⅰ-Ddim-Rhanbarth Rhyddhau Tywyll Cynaladwy Ⅱ{{6}Hunan-Rhanbarth Gollyngiadau Tywyll Cynaladwy ⅢⅢ{{8}Rhanbarth Gollwng Nwy Cynaladwy Rhanbarth Rhyddhau Glow Normal Ⅴ-Rhanbarth Rhyddhau Glow Arferol Ⅵ-Rhanbarth Rhyddhau Glow Annormal Ⅶ-Rhanbarth Pontio o Glow i Arc Rhyddhau Ⅷ-Rhanbarth Rhyddhau Arc Vᵇ-Rhanbarth Rhyddhau Glow Ⅶ-Rhanbarth Rhyddhau Glow Ⅷ-Arc Release Region Vᵇ-Discharge Vᵇ}{14}}Goleuo Rhyddhau Glow} Foltedd Rhyddhau Vᵍ-Arc)
Rhanbarth Gollwng Glow Annormal (Ⅵ)
Pan fydd y smotyn catod yn gorchuddio'r wyneb catod cyfan (hy, yn cyrraedd pwynt F), mae'r cerrynt rhyng-electrod yn cynyddu wrth i'r foltedd rhyng-electrod gynyddu{4}}dyma'r cam gollwng glow annormal. Mae Segment FG yn arddangos nodweddion gollyngiad glow annormal, gyda dwysedd cerrynt o'r lefel mA/cm². Ger pwynt G, mae'r dwysedd cerrynt catod yn uchel iawn; mae'r catod lleol yn cael ei gynhesu i gyflwr allyriadau thermionig cryf, mae'r gwrthiant gofod yn gostwng, mae'r foltedd yn gostwng yn sydyn, mae'r presennol yn cynyddu'n sydyn, ac mae'n trawsnewid yn hawdd i ollwng arc.
Rhanbarth Trawsnewid o Glow i Arc Rhyddhau (Ⅶ)
Gan ddechrau o bwynt G, mae'r foltedd rhyng-yn disgyn yn sydyn o gannoedd o folt i ddegau o foltiau, ac mae'r dwysedd cerrynt yn neidio o'r lefel mA/cm² i'r lefel 100 A/cm². Pwynt G yw'r foltedd tanio arc, a segment GH yw'r rhanbarth trawsnewid o ollyngiad glow annormal i ollyngiad arc. Mae'r ffenomen hon yn hawdd i'w chyflawni os yw'r cyflenwad pŵer yn caniatáu.
Rhanbarth Rhyddhau Arc (Ⅷ)
Gan ddechrau o bwynt H, mae'n mynd i mewn i ranbarth sefydlog gyda foltedd o ddegau o foltiau a dwysedd cerrynt uwchlaw 100 A/cm². Mewn cymwysiadau arbenigol, gall amgylcheddau gwasgedd isel tebyg gynhyrchu allyriadau uwchfioled dwys, megis golau excimer 172 nm o dimers xenon cynhyrfus.
