第31卷，第11期 2011年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.31,No.11,pp2891-2895
November,2011
常压氩/氮射频容性放电冷等离子体的发射光谱诊断
启，徐茂春，李
宏，王永兴
李寿哲，武
大连理工大学物理与光电工程学院，辽宁大连
116024
要实验中在大气压下在射频(13.56MHz)容性稠合的平板形金属电极的构型中实现了氢/氮射频。模摘
式的解光放电。首先，采用发射光谱的方法测量了氮分子(C"ⅡI.）谱线随氮气含量的变化；其次，使用玻耳兹受斜率法估算了OH谱带（A"Z+-→+X"IⅡ)的转动温度，并得到等离子体温度随输人功率的变化规律。最后，选取氮的第二正带(C"Ⅱ+B"Ⅱ)的一组顺序带组对分子的振动温度进行了研究。实验结果表明：随着氮气流量的增加，氮分子谱线强度值先增加后减小，并在氮气流量为80mL·min"1附近达到极大值；气体温度随着输人功率的增加而增加，当输人功率从30W增加到210W时，对应的气体温度从342K增加到
本上不受影响。
关键调
大气压射频辉光放电；玻耳效曼斜率法；转动温度；振动温度
中图分类号：0433
引言
文献标识码：A
DOl: 10.3964/j.issn.1000-0593(2011)11-2891-05
本文采用一种新型的等离子体发生器，在大气压下实现了大面积、均勾稳定氢/氮射频。模式辉光放电。使用发射光谱的方法测定了等离子体中氮分子（C"ⅡI.）、气体温度以及
由于大气压射频辉光放电冷等离子能够在气体温度较低(≤200℃）的情况下产生大量物理化学活性的粒子[)，因此，在薄膜制备、化学刻蚀、杀菌消准以及各种材料表面改性等领域有着广泛的应用前景，到日前为止，大多数研究者以氮气为工作气体获得了均匀稳定的解光放电，并且适当加人氧气、CF，等气体在材料刻蚀和气相化学沉积等应用方面做了相关研究("，由于氨气价格昂责，并且在大气压放电下氮气消耗垒较大，因此用廉价的氢气取代氮气有着非常重要的意义。在实际的应用中，放电等离子体中活性粒子的种类及浓度直接影响处理的效率和质量，人们往往期待在氢气中掺人适量的氧气或氮气来获得更多的活性粒子。Wang 等["和Lim等["以氢氧混合气体为工作气体（氧氢混合比小于1%)，在大气压下实现了射频均匀辉光放电。清华大学L 等门实现了大气压纯氮气射频辉光放电，并且发现在大气压纯鼠气只能稳定工作在放电模式，由于模式放电具有放电面积小、易转化成瓶放电等缺点，在实际应用中人们更希望获得均匀勾稳定的。放电模式。因此，在大气压下实现大面积、均匀稳定的氢/氮射频辉光放电是一项挑战性的研究工作，
报动温度随外界条件的变化规律，
实验装置
大气压平板形射频放电等离子体实验装置如图1(a)所示。该装置的主体部分是两个尺寸均为6cmX9cm不锈钢水冷电极，电极板的间距设置为1.6mm，上极板经过匹配器由13.56MHz的射频电源驱动，下极板接地构成容性耦合放电形态。反应气体由发生器的一端输人，其流量由气体质量流量计控制，等离子体射流从发生器的另一端喷出。图(b)给出了反应器中电极结构的具体尺寸比例以及外加功率为90W，氮气占氮氢混合气体流量比为0.75%时的放电图片。实验过程中，氢气的流量为10L·min"1，电压信号由 Tcktronix公司型号为P6015A高压探头测得，电流信号则由型号为Pearson6585的电流探头测得。等离子体发出的光由分光计（acton research spectropro-2500i，光栅1200/2 400 条·mm=1)分光后，再由CCD探测器(1340×400pixels）输出，最后经计算机采集处理。
收稿日期：2010-11-30，修订日期：2011-03-12
基金项目：国家自然科学基金项目(50777004)，教育部留学归国人员科研启动基金项日（20071108)和中央高校基本科研业务费专项资金资
作者简介：李寿暂，1971年生，大连理工大学物理与光电工程学院副教授万方数据
e-mail; lisz@dlut, edu. cn