Original title:
Optická emisní spektroskopie dohasínajícího plazmatu ve směsi dusík-argon
Translated title:
Optical emission spectoscopy of the nitrogen-argon post-discharge
Authors:
Žáková, Marie ; Kudrle, Vít (referee) ; Krčma, František (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2009
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[cze][eng]
Studium plazmatu generovaného v čistém dusíku a dohasínání tohoto plazmatu je předmětem mnoha set prací, které přináší celou řadu informací o kinetických procesech a reakcích přenosu excitační energie. Zvláštní postavení má jev označovaný jako „pink afterglow“. Jak z experimentálního tak i z teoretického studia plazmochemických procesů se zjistilo, že řada procesů je citlivá právě na složení plazmatu, a to již za velmi nízkých koncentrací, a na další experimentální podmínky (tlak ve výbojové trubici, teplota, atd.). Proto je nutné tyto procesy podrobně studovat. V experimentální části práce bylo použito stejnosměrného výboje (vzdálenost dutých molybdenových elektrod 12 cm, výkon přibližně 290 ± 10 W) v proudícím režimu. Výboj byl generován v Pyrexové trubici v čistém dusíku a ve směsi dusíku s argonem v širokém rozmezí koncentrací. Celkový tlak byl měněn v rozsahu od 500 Pa do 5000 Pa. Emisní spektra dohasínajícího plazmatu byla měřena pomocí optického spektrometru „TRIAX 550“ s CCD detektorem v rozmezí vlnových délek od 320 do 780 nm. Ze změřených intenzit jednotlivých spektrálních pásů prvního (N2 (B 3g) N2 (A 3u+)) a druhého (N2 (C 3u) N2 (B 3g)) pozitivního a prvního negativního (N2+ (B 2u+) N2+ (X 2g+) systému dusíku byly vypočteny relativní vibrační populace na jednotlivých hladinách. Byly sestrojeny závislosti intenzit jednotlivých systémů na čase dohasínání, relativních vibračních populací na koncentraci argonu a tlaku. Ze získaných závislostí je zřejmé, že při nízkém tlaku byl jev pink afterglow poměrně úzký a s rostoucím tlakem se maximum vyzařování posouvalo k pozdějším časům. Současně se jeho trvání podstatně prodlužovalo. Stejný efekt byl pozorován s nárůstem koncentrace argonu ve směsi. Při nejvyšší koncentraci argonu, zvláště při nízkém tlaku, jev pink afterglow zcela vymizel. V budoucnosti bude nezbytné pokračovat ve studiu procesů, protože jejich znalost může dát řešení všech kinetických reakcí v plazmatu a toho může být použito v plazmochemii a při hledání nových technologií.
The study of plasmas generated in pure nitrogen and their afterglows are a subject of many hundreds works bringing a lot of information about the kinetic processes and energy transfer reactions. The effect of nitrogen pink afterglow has a specific position among the other kinds of discharges and post-discharges. The post-discharge, and especially the pink afterglow, is extremely sensitive to the presence of various impurities and experimental conditions (total gas pressure in a discharge tube, temperature, etc.) because of their significant influence on all kinetic processes. That is the reason, why it is so important to study this processes. The DC flowing afterglow (generated using the hollow molybdenum electrodes in the distance of 12 cm, power ± 290 W) was used for the experimental part of this work. The discharge was created in Pyrex discharge tube at different concentration ratio of nitrogen and argon. The total gas presure was in range from 500 Pa to 5000 Pa. The emission spectra of post-discharge were recorded by TRIAX 550 spectrometer with CCD detector in the range of 320-780 nm. The vibrational populations at individual vibrational levels were calculated using the emission bands of the first (N2 (B 3g) N2 (A 3u+)) and the second (N2 (C 3u) N2 (B 3g)) positive and the first negative (N2+ (B 2u+) N2+ (X 2g+) nitrogen spectral systems. The dependencies of intensity on decay time and relative vibrational populations on argon concentration and pressure were obtained. The pink afterglow was very sharp in pure nitrogen at low pressure. With the increasing total pressure it was shifted to the later decay times and it was visible for longer time, too. The same effect was observed with the increase of argon concentration in the gas mixture. At the highest argon concentrations, especially at lower pressure, the effect of pink afterglow dissapeared. The knowledge of these processes can give the solution of all kinetic reactions in plasma and this can be used in plasma chemistry and for development of new technologies. This will be a subject of further intensive studies.
Keywords:
nitrogen pink afterglow; nitrogen-argon mixture; optical emission spectroscopy; post-discharge; dohasínající výboj; optická emisní spektroskopie; pink afterglow dusíku; směs argon-dusík
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/11193
guest ::
