УДК 537.523/.527
БОРДУСОВ С.В.


С целью выявления характерных эффектов взаимодействия СВЧ
ОПТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДВУХЧАСТОТНОГО
поля с комбинированным разрядом проводилось изучение интегральной
РАЗРЯДА В ПЛАЗМОТРОНЕ РЕЗОНАТОРНОГО ТИПА
оптической характеристики процесса формирования и поддержания такого

разряда.
Белорусский государственный университет информатики
Оптическое интегральное свечение СВЧ разряда регистрировалось с
и радиоэлектроники, Беларусь, 220027, Минск, ул. П. Бровки, 6;
помощью световода, размещаемого в находящемся в боковой стенке
тел.: (8017) 2398088; e-mail: bordusov@gw.bsuir.unibel.by
корпуса разрядного устройства отверстии. Световой пучок из световода

проецировался на фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Электрический
В современной технике формирования и обработки тонких пленок
импульс с ФЭУ через делитель подавался на осциллограф. При проведении
все более широкое применение начинает находить плазма газового
экспериментов
фиксировалось
оптическое
излучение
вдоль
разряда, возбуждаемая под действием электромагнитных полей диапазона
приэлектродной области.
сверхвысокой частоты (СВЧ). Это обусловлено тем, что СВЧ разряд
При проведении исследований было установлено, что в случае
обеспечивает повышенную эффективность ионизации и, соответственно,
комбинированного воздействия СВЧ и НЧ полей интенсивность
высокие скорости газоплазменных реакций ионизированной среды с
оптического излучения плазменного образования возрастала (рис.2). Из
поверхностью твердого тела.
представленных зависимостей хорошо видно, что интенсивность свечения
Одной из разновидностей СВЧ разряда является комбинированный
комбинированного разряда превышает аналогичные характеристики
разряд, формируемый путем наложения на СВЧ разряд электромагнитного
отдельно НЧ и СВЧ разрядов. Исключение составляет свечение СВЧ
поля низкочастотного (НЧ) или высокочастотного (ВЧ) диапазона,
разряда в узком диапазоне давлений ~(10 - 15)Па, что обусловлено низким
обеспечивающего возбуждение самостоятельного газового разряда. При
отражением СВЧ энергии от плазменной нагрузки.
таком
способе
поддержания
плазмы
появляется
возможность
дополнительного управления энерговкладом в плазменный объем и
энергией заряженных плазменных частиц, что в свою очередь существенно
изменяет физико-химические процессы в объеме неравновесной плазмы и
на границе раздела плазма - твердое тело.
Схема исследуемого разрядного устройства представлена на рис.1.



Рис.2. Оптические сигналы разрядов в воздухе: 1- СВЧ+НЧ; 2-СВЧ;
3 - НЧ

Экспериментально было установлено, что характер взаимодействия

возбуждающего плазму СВЧ сигнала зависит не только от давления
Рис.1. Схема комбинированного разрядного устройства: 1 -
плазмообразующих газов , но и от величины подаваемого на
волновод; 2 - отверстия связи; 3 - кварцевая камера; 4 - потенциальный
потенциальный электрод напряжения. При этом коэффициент поглощения
электрод; 5 - заземленный электрод; 6 - НЧ генератор; 7 - нижняя крышка;
СВЧ сигнала в комбинированном разряде имеет характерные минимальные
8 - плазма; 9 - съемная верхняя крышка
значения в узких диапазонах величин возбуждающего разряд

низкочастотного напряжения (рис. 3).
С повышением давления плазмообразующего газа наблюдается
сдвиг этих значений в сторону более низких величин подводимого к
потенциальному электроду низкочастотного напряжения. Характерные
зависимости представлены на рис. 3. Этот эффект может быть объяснен
тем, что при определенных разрядных условиях происходит существенное
рассогласование эквивалентного волнового сопротивления разрядного
устройства и характеристического сопротивления волноводного тракта.
Уменьшение величины Кпогл с ростом подаваемого на электрод НЧ
напряжения связано с повышением плотности плазмы (т. е. концентрации
электронов в разряде), в результате чего происходит увеличение
отраженной от плазмотрона СВЧ мощности.



Рис. 3. Зависимость коэффициента поглощения Кпогл от НЧ
напряжения на электроде при р1= 133 и р2 = 90 Па воздуха

Таким образом, представленные экспериментальные результаты
позволяют сделать вывод о том, что в объеме плазмы комбинированного
разряда (СВЧ и НЧ поля) протекают сложные явления, связанные с
формированием и поддержанием разряда. При этом по данным оптической
диагностики свойства и параметры комбинированного разряда должны
существенно отличаться от характеристик каждого из типов разрядов в
отдельности. Установлено также, что на условия поглощения СВЧ энергии
в случае комбинированного разряда существенное влияние оказывают
характеристики плазменной нагрузки.