Elektronu temperatūras noteikšana As-Ar induktīvi saistītā plazmā

Abstract

Darbā eksperimentāli noteikta elektronu temperatūra arsēna–argona induktīvi saistītā plazmā, ko ģenerē iekšā augstfrekvences bezelektrodu lampā, un analizēta tās atkarība no ģeneratora sprieguma. Piecos Ar I pāreju viļņu garumos 727–810 nm reģistrētas spektrāllīniju relatīvās intensitātes ar Ocean Optics HR4000 spektrometru pie ģeneratora spriegumiem 20–26V. Pieņemot, ka plazma atrodas lokālā termodinamiskajā līdzsvarā, izmantojot Bolcmaņa grafiku metodi, iegūta elektronu temperatūra. Paaugstinot spriegumu no 20 V līdz 26 V, elektronu temperatūra T_e samazinās no ≈ 3150 K līdz ≈ 2500 K, savukārt Ar I līniju intensitātes krītas par 35–40 % (810,4 nm līnijai – par 19 %). Tendence skaidrojama ar elektronu blīvuma pieaugumu un sadursmju dzesēšanu, kas samazina vidējo elektronu enerģiju un novirza papildu jaudu jonizācijai un gāzes sildīšanai.

This study determines the electron temperature of an arsenic–argon inductively coupled plasma produced in a high-frequency electrodeless lamp and examines its dependence on the excitation generator voltage. Five Ar I spectral lines (in the range 727–810 nm) were recorded with an Ocean Optics HR4000 spectrometer at generator voltages 20–26 V. Boltzmann-plot analysis under the local thermodynamic equilibrium assumption yields an electron temperature. Raising the voltage from 20 V to 26 V lowers electron temperature T_e from ≈ 3150 K to ≈ 2500 K, while Ar I line intensities fall by 35–40 % (only 19 % for the 810.4 nm transition). The inverse trend is attributed to higher electron density and collisional cooling, which redirects radio frequency power to ionization and gas heating.