1.3. Задание по работе
Изучить техническое описание вакуумно-плазменной установки, предложенной для выполнения работы преподавателем, и порядок работы на ней.
Ознакомиться с современной компьютеризированной системой регистрации и изучения спектра на базе дифракционного спектрометра S100. Освоить основные опции рабочей программы (демонстрируются преподавателем).
Провести градуировку спектрометра по длинам волн (или ее проверку) по спектру ртутной лампы освещения (табл. 2). Используя опцию детализации изучить характерный профиль атомных линий ртути с целью определения разрешающей способности и аппаратной функции спектрометра (естественная ширина атомной линии на уровне 0,5 от максимума имеет величину порядка 0,1 нм). Предложить численные критерии аппаратной функции для оперативного определения вида элемента спектра.
Установить в реакторе кремниевую пластину с пленкой окисла кремния, зажечь ВЧ-разряд в среде фторсодержащего плазмообразующего газа в режиме согласно индивидуальному заданию, полученному от преподавателя.
Осуществить регистрацию спектра излучения плазмы в течение пятой минуты горения разряда при экспозиции (времени накопления) порядка 500 мс (число регистрируемых и усредняемых кадров в пакете равно 10), сохранить спектр в памяти компьютера. Формат файла dat, название файла по следующему образцу: 1_5_502.dat, где первая позиция до разделительной черты является номером лабораторной работы, вторая позиция – время регистрации с момента включения разряда (в минутах), и далее – значение экспозиции. Повторить регистрацию спектра на пятнадцатой минуте горения разряда (т.е. в период, когда процесс стравливания пленки будет наверняка завершен) и сохранить спектр в памяти компьютера.
Выключить ВЧ установку.
Идентифицировать зарегистрированные спектры плазмы с использованием данных табл. 1 и 2. Провести сравнение спектров снятых на пятой и пятнадцатой минутах горения разряда (используя опцию загрузки примера для сравнения) с целью определения их различий.
Провести обработку данных эксперимента, результаты идентификации спектра представить в виде таблицы, и выработать физическую интерпретацию различий в зарегистрированных спектрах.
Таблица 1
Молекулярные полосы спектра излучения плазмы, наблюдаемые при плазмохимической обработке
Система полос и их вид |
Длина волны, нм |
Интен-сивность, усл. ед. |
|
Система полос и их вид |
Длина волны, нм |
Интен-сивность, усл. ед. |
Вторая положи- тельная система азота 2+ N2. Спад в фиоле- товую область. |
464,9 |
1 |
|
Фиоле- товая система CN (вид как и у полос 2+ N2). |
421,6 |
9 |
457,4 |
2 |
|
419,7 |
8 |
||
449,0 |
3 |
|
418,1 |
7 |
||
441,7 |
3 |
|
388,3 |
10 |
||
435,5 |
3 |
|
387,1 |
9 |
||
434,4 |
4 |
|
386,2 |
8 |
||
427,0 |
5 |
|
385,5 |
6 |
||
420,0 |
6 |
|
|
|
||
414,2 |
5 |
|
Система Ангстрема CO. Спад в фиоле- товую область. |
662,0 |
7 |
|
409,5 |
4 |
|
608,0 |
9 |
||
405,9 |
8 |
|
561,0 |
10 |
||
399,8 |
9 |
|
519,8 |
10 |
||
394,3 |
8 |
|
483,5 |
10 |
||
389,5 |
7 |
|
451,1 |
10 |
||
385,8 |
5 |
|
439,3 |
8 |
||
380,5 |
10 |
|
OH (спад в красную область). |
308,9 |
9 |
|
375,5 |
10 |
|
307,8 |
9 |
||
371,1 |
8 |
|
306,4 |
9 |
||
367,2 |
6 |
|
|
|
||
357,7 |
10 |
|
H2 (вид как у атом- ных линий) |
555,3 |
|
|
353,7 |
8 |
|
542,6 |
|
||
350,0 |
4 |
|
529,2 |
|
||
337,1 |
10 |
|
526,6 |
|
||
333,9 |
2 |
|
519,6 |
|
||
330,9 |
2 |
|
508,5 |
|
||
328,5 |
3 |
|
505,5 |
|
||
326,8 |
4 |
|
503,0 |
|
||
315,9 |
9 |
|
501,5 |
|
||
313,6 |
8 |
|
501,3 |
|
||
311,7 |
6 |
|
501,1 |
|
||
310,4 |
3 |
|
500,8 |
|
||
297,7 |
6 |
|
500,3 |
|
||
296,2 |
6 |
|
497,3 |
|
||
295,3 |
6 |
|
493,4 |
|
||
Первая отрицательная система молек. иона азота 1– N2+. (вид как и у полос 2+ N2). |
470,9 |
7 |
|
492,9 |
|
|
465,2 |
5 |
|
487,3 |
|
||
427,8 |
9 |
|
476,4 |
|
||
423,6 |
8 |
|
468,4 |
|
||
419,9 |
6 |
|
466,3 |
|
||
391,4 |
10 |
|
466,1 |
|
||
358,2 |
9 |
|
461,8 |
|
||
356,4 |
9 |
|
458,3 |
|
||
|
|
|
455,4 |
|
Продолжение таблицы 1
Система полос и их вид |
Длина волны, нм |
Интен-сивность, усл. ед. |
|
Система полос и их вид |
Длина волны, нм |
Интен-сивность, усл. ед. |
Первая положи- тельная система азота 1+ N2. Трехголовые полосы. Спад в фиоле- товую область. |
750,4 |
7 |
|
|
|
|
738,7 |
5 |
|
|
|
||
727.3 |
3 |
|
|
|
||
716.5 |
2 |
|
|
|
||
705,9 |
2 |
|
|
|
||
696,8 |
1 |
|
|
|
||
687,5 |
2 |
|
|
|
||
678.9 |
6 |
|
|
|
||
670,5 |
8 |
|
|
|
|
|
662,4 |
9 |
|
|
|
||
654,5 |
10 |
|
|
|
||
646,8 |
10 |
|
|
|
||
639,5 |
9 |
|
|
|
||
632,3 |
7 |
|
|
|
||
625,3 |
3 |
|
|
|
||
618,5 |
3 |
|
|
|
|
|
612,7 |
3 |
|
|
|
||
607,0 |
7 |
|
|
|
||
601,4 |
7 |
|
|
|
||
595,9 |
8 |
|
|
|
||
590,6 |
8 |
|
|
|
||
585,4 |
8 |
|
|
|
||
580,4 |
7 |
|
|
|
|
|
575,5 |
7 |
|
|
|
||
563,3 |
1 |
|
|
|
||
559,3 |
1 |
|
|
|
||
555,4 |
1 |
|
|
|
|
|
551,6 |
2 |
|
|
|
||
547,8 |
2 |
|
|
|
||
544,2 |
3 |
|
|
|
||
540,7 |
3 |
|
|
|
||
537,3 |
3 |
|
|
|
||
505,4 |
1 |
|
|
|
||
503,1 |
1 |
|
|
|
Таблица 2
Атомные линии спектра излучения плазмы, наблюдаемые при плазмохимической обработке, и линии ртути, используемые для градуировки спектральной аппаратуры по длинам волн
Атом |
Длина волны, нм |
Интен-сивность, усл. ед. |
|
Атом |
Длина волны, нм |
Интен-сивность, усл. ед. |
F |
780,0 |
1500 |
|
H |
656,29 |
2000 |
775,5 |
1800 |
|
656,28 |
1000 |
||
760,7 |
700 |
|
486,1 |
500 |
||
757,3 |
500 |
|
434,1 |
200 |
||
755,2 |
500 |
|
O |
844,68 |
29 |
|
748,9 |
250 |
|
844,64 |
30 |
||
748,3 |
220 |
|
844,62 |
27 |
||
742,6 |
400 |
|
777,54 |
26 |
||
739,9 |
1000 |
|
777,42 |
27 |
||
733,2 |
500 |
|
777,19 |
28 |
||
731,1 |
1500 |
|
|
|
||
720,2 |
1500 |
|
|
|
||
712,8 |
3000 |
|
|
|
||
703,8 |
4500 |
|
|
|
||
696,6 |
400 |
|
|
|
||
690,1 |
600 |
|
|
|
||
690,2 |
1500 |
|
Hg |
579,1 |
28 |
|
687,0 |
800 |
|
579,0 |
100 |
||
685,6 |
5000 |
|
577,0 |
24 |
||
683,4 |
900 |
|
546,1 |
320 |
||
779,6 |
150 |
|
435,8 |
400 |
||
677,4 |
700 |
|
404,7 |
180 |
||
669,0 |
180 |
|
365,0 |
280 |
||
641,4 |
800 |
|
296,7 |
120 |
||
634,9 |
1000 |
|
253,6 |
1500 |
||
624,0 |
1300 |
|
|
|