Kinetika reaktsiy v besprotochnykh razryadakh

Abstract


Проведен анализ метода кинетических кривых применительно к плазмохимическим
системам закрытого типа без протока газа. На примере синтеза полимеоа обсиждаются возможности адекватного описания с их помощью механизма реакции.
Показана ведущая роль первой стадии реакции-активации газа электронным или
ионным ударом - как единственной, необходимой для запуска и поддержания
всего механизма реакции и определяющей ее кинетику. Сопоставление топологии
плазмохимической полимеризации с наблюдаемой электрической структурой разряда
однозначно показывает, что полимеризационная продуктивность разных разрядных
зон различна. Механизм полимеризации обнаруживает очевидную связь с электрофизическими
процессами, а так как эти процессы в разных зонах различаются и по
интенсивности, и качественно, в частности, по виОам участвующих частиц, то и
механизм полимеризации не может быть единым. Фактически это означает неоднородность
и множественность локальных плазмохимических механизмов в тлеющем
разряде.
Проведен подробный анализ кинетики начальных стадий полимеризации тетрафтор-
этилена в тлеющем разряде. Рассчитаны эффективные изохорические коэффициенты
скоростей наработки и исчезновения основных низкомолекулярных компонент:
мономера и нескольких синтезируемых перфторалканов и перфторалкенов до $C_5$.

About the authors

V I Zyn'

References

  1. Словецкий Д. И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. М.: Наука, 1980. 316 с.
  2. Miller L. L. Organic Plasma Chemistry//Accounts Chem. Res. 1983. V. 16. №6. P. 189-194.
  3. Кравченко Ю. С, Осадчук В. С, Словецкий Д. И,. Таранов С. В. Кинетика образования и гибели атомов и молекул хлора, хлоруглеродных радикалов в тлеющем разряде// Химия высоких энергий. 1989. Т. 23. №6. С. 539-544.
  4. Саксонский В. Л., Щуков А. Н., Потапов В. К. Особенности кинетики осаждения полимерных пленок в импульсном ВЧ разряде//Докл. АН СССР. 1985. Т. 280. Ш 1. С. 137-140.
  5. Саксонский В. А., Щуров А. П., Черняева Г. А., Потапов В. К- Кинетика образования мелкодисперсной фазы в тлеющем разряде// Химическая физика. 1986. Т. 5. 11. С. 1549-1554.
  6. Словецкий Д. П., Дерюгин А. А. ФРЭЭ и взаимодействие электронов с многоатомными фторсодержащими газами//Химия плазмы. Вып. 13. М.: Энергоатомиздат. 1987. С. 240-277.
  7. Иванов Ю. А., Солдатова И. В., Эпштейн И. Л. Численное моделирование кинетики превращения метана в тлеющем разряде//Химия высоких энергий. 1985. Т. 19. № 5 . С. 465-470.
  8. Александров Д. Е. Модель газофазных процессов в СВЧ разряде пониженного давления Ог/ЗЮи/ЗРб при осаждении слоев//Дис.... канд. физ.-.мат. наук. М.: ИОФ АН СССР, 1987.
  9. Иванов Ю. А., Лебедев Ю. А., Полак Л. С. Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии. М.: Наука, 1981. С. 142.
  10. Кау Е. Recent Progress in Fluorocarbon and Hydrocarbon Plasma Chemistrv//Amer. Chem. Soc. Poiym. Prepr. 1980. V. 21. № 2.. Pi 64-76.
  11. Toshibana K., Nishida M., Harima H., Urano Y. Diagnostics and Modelling of a Methane Plasma Used in the CVD of Amorphous Carbon Films//J. Phys. D. Appl. Phvs. 1984. V. 17. №8. P. 1727-1742.
  12. Lergon H. G., Venugopalan M. Mass spectrometer - wall probe diagnostics of Ar discharges containing SFi, and/or O2: reactive ions in etching plasmas//Plasma Chem. Plasma. Proc. 1984. V. 4. № Я P. 107-118.
  13. Виноградов Г. К., Словецкий Д. И., Федосеева Т. В. Экспериментальное исследование параметров плазмы тлеющего разряда в тетрафторметане//Теплофизика высоких температур. 1983. Т. 21. №6. С. 1083-1090.
  14. Словецкий Д. И. Механизмы химических реакций в неравновесной фторсодержа- щей плазме//Химия плазмы. Вып. 10. М.: Энергоатомиздат, С. 108-146.
  15. Полак Л. С, Словецкий Д. И., Федосеева Т. В. Релаксационные исследования механизмов возбуждения частиц в тлеющем разряде в углекислом газе и его смеси с аргоном//Теплофизика высоких температур. 1981. Т. 19. №6. С. 1135-1143.
  16. Agostino Я., Benedictis S., Cramarossa F. RF Plasma Decomposition of CF4-C^F^ Mixtures during Silicon Etching or Fluoropolymer Deposition/ZPlasma Chem. Plasma Proc. /984. V. 4. 1. P. 1 - 14.
  17. Smolinski G., Flamm D. L. The Plasma Oxidation of CF4 in a Tubular Alumina Fast Flow Reactor//J. Appl. Phys. 1979. V. 50. N 7. P. 4982-4987.
  18. Виноградов Г. К., Иманбаев Г. Ж., Словецкий Д. И. Особенности кинетики полимеризации перфторциклобутана в ВЧ разряде/Димия высоких энергий. 1985 Т 19 № 5 С. 455-460.
  19. Gross Е. W., Deutsch Н., Sabadil H. Untersuhuncren an Polymerisierenden Plasmen der Benzol-Edelgas Blimmentladiing//Beitr. Plasma Phys. 1975. B. 15. N4. S. 191-203.
  20. Виноградов Г. К. Плазменная полимеризация//Химия высоких энергий 1986 Т 20 № 3. С. 195-214.
  21. Agostino Cramarossa Р., et al. On the Use of Actinometric Emission Snectroscony m SFr-Oo Discharges//Plasma Chem.. Plasma Proc. 1985. V. 5. N3. P. 239-253. 22. Grebowicz /., Pakula Т., Wrobel A. Л1. Kniszewski M. Electron Microscopy Studies of Plasma Polymerized Organosilicon Thin Filmis//Thin Solid Films. 1980 V 65 N3 P. 351-359.
  22. Castonguay J., Tfieoret A. Proprietes Electriques de Minces Fi Ims de Polvmieres Formes dans une Decharge RF a Partir de Monomeres Organiques Semi-Conducteurs// Thin Solid Films. 1980. V. 69. N 1. P. 85-97.
  23. Varshncy S. K., Beaty C. L. Form.ation of a Silicon Carbide and Nitride by Vapor-Phase reaction//Ceram. Eng. Sci. Proc. 1982. V. 3. N9-10. P. 555-564.
  24. Wrobel A. M., Wertheimer M. R., Dib J., Schreiber H. P. Polymerization of Orgranosilicones in Microwave Discharges//J. Macromol. Sci. A: Chem. 1980. V A 14. N3 P. 321-337.
  25. Kay E., Levenson L. L., James W. I., Auerbach R. A. Organotin polvmers Formed by Glow Discharge Polymerization//J. Phys. Chem. 1980. V. 84. N12. P. 1365-1368.
  26. Selwyn G. S., Kay E. Spatially Resolved Optical Emission Studies of Fluorocarbon RF Plasma through the Use of UV Transmitting Optical Flbers//Plasma Chem. Plasma Proc. 1985. V. 5. N2. P. 183-199.
  27. Barnes R. M. Inductive Coupled Plasma SDectroscoDy//Proc. 6th Int. Svmo. Plasma Chem. Montreal: McGill University, 1983. V. 2. P. 419-424.
  28. Мигачееа Л. Л., Немцева Н. Г., Пржонский А. М. Масс-спектрометрическое исследование продольного распределения компонентов плазменного потока на поверхность в смесях инертных газов с метаном//Химия высоких энергий. 1986. Т. 20. №4. С. 358-361.
  29. Немцева Н. Г., Пржонский А. М. Состав ионного потока на полимерную пленку, образующуюся при разряде//Химия высоких энергий. 1983. Т. 17. №3. С. 279-281.
  30. Breiibarth F.-W., Tiller Н. Reinhardt W. Plasma Chemical Reactions in Weakly Decomposed CCL4//Plasma Chem. Plasma Proc. 1985. V. 5. N4. P. 293-316.
  31. Паркин A. A. Исследование процесса плазмохимической полимеризации и разработка методов направленного формирования диэлектрических структур//Дис.... канд. техн. наук. Киев: Институт кибернетики АН УССР, 1982. 206 с.
  32. Иванов С. И. Масс-спектрометрическое исследование полимеризации ТФЭ в ВЧ разряде//Химия высоких энергий. 1979. Т. 13. № 1 . С. 70-74.
  33. Зынь В. И., Опарин В. В., Потапов В. К. и др. .Масс-спектрометрическое исследование кинетики газоразрядных химических реакций в ТФЭ//Химия высоких энергий. 1985. Т. 19. №4. С. 374-378.
  34. Зынь В. П., Паркин А. А. Масс-спектрометрическое исследование плазмохимической полимеризации стирола//3-й Всесоюз. симп. «Плазмохимия-79»: Тез. докл. М.: ИНХС АН СССР, 1979. С. 185-187.
  35. Опарин В. Б. Кинетика полимеризации ТФЭ и ГФБ в НЧ тлеющем разряде//Дис. ... канд. физ.-мат. наук. М., НИФХИ им. Л. Я. Карпова. С. 39.
  36. Mach R., Drost Н. Kinetics of the Methane Conversion in a Glow Discharge up to Chemical Equilibrium//Proc. 6th Int. Symp. Plasma Chem. Montreal.: McGill Univ.,1983. V.2. P. 412-417.
  37. Щуров A. П., Николаев В. И., Колотыркин В. М. и др. Заряд дисперсных полимерных частиц в тлеющем paзpядe//Жvpн. физ. химии. 1979. Т. 53. №4. С. 930-934.
  38. Виноградов Г. К., Иманбаев Г. Ж., Полак Л. С, Словецкий Д. И. Экспериментальное исследование образования полимерных пленок в неравновесной фторуглеродной плазме//Химия высоких энергий. 1983. Т. 17. №4. С. 372-377.
  39. Зынь В. П., Паркин А. А., Штеренберг А. М. Влияние гравитации на формирование полимерной пленки в тлеющем разряде//Химия высоких энергий. 1983. Т. 17 № 3 . С. 280-282.
  40. Зынь В. И. Седиментапионные эффекты при газоразрядной полимеризации//Хим. физика. 1982. Т. 1. № 12. С. 1674-1680.
  41. Gousbet А. А. Review of Measurment of Particle Velocities and Diameters by Laser Techniques, with Emphasis on Thermal Plasma//Plasma Chem. Plasma Proc. 198. V. 5. N2. P.91 -117.
  42. Celenti D., Benenson D. M. Measurments of Velocity Within a Fully Developed Plasma//Proc. 6th Int. Symp. Plasma. Chem. Montreal: McGill Univ., 1983 N 1. P. 126-131
  43. Гаранин Г. С, Иванов Ю. Л., Тимакин В. Н. Ркследование роли макрочастиц в процессе плазмохимической Полимеризации//Химия высоких энергий. 1981. Т. 15. № 3. С. 183-184.
  44. Зынь В. И., Потапов В. К., Тузов Л. С, Штеренберг Л. М. Образование, движение и конденсация кремнийорганических полимерных аэрозолей в тлеющем разряде// Химия высоких энергий. 1986. Т. 20. №6. С. 541-547.
  45. Саксонский В. А. Кинетика полимеризации ряда углеводородов в ВЧ-разряде низкого давления//Автореф. дис. ... канд. физ-мат. наук. М.: НИФХИ им. Л. Я. Карпова, 1985. 24 с.
  46. Тузов Л. С, Штеренберг А. М., Жуланов /О. В. Экспериментальные основы изучения процесса образования макрочастиц в тлеющем разряде//Журн. физ. химии. 1987. Т. 61. №3. С. 856-858.
  47. Полак Л. С. Неравновесная химическая кинетика и ее применение. М.: Наука, 1979. С. 70.
  48. Кондратьев В. П., Никитин Е. Е. Кинетика и механизм газофазных реакций. М.: Наука, 1974. С. 23.
  49. Эмануэль Н. М., Кнорре Д. Г. Курс химической кинетики. М.: Высш. школа, 1969. С. 190.
  50. Райзер Ю. П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 592 с.
  51. Зынь В. И., Опарин В. Б., Потапов В. К. Кинетическая массспектрометрия начальных стадий полимеризации ТФЭ в тлеющем разряде//Химия высоких энергий. 1989. Т. 23. No 1. С. 75-80.
  52. Brewer А. К., Westhauer J. W. Chemical Action in the Glow Discharge. 2. Further Investigation of the Synthesis of Amm.onia//J. Phys. Chem. 1930. V. 34. N 1. P. 153-164.
  53. Brewer A. K., Kuech P. D. Chemical Action in the Glow Discharge. 7. The Dissociation and Oxidation of Methane//J. Phys. Chem. 1931. V. 35. N 10. P. 1293-1302.
  54. Штеренберг A. M. Кинетика объемной полимеризации силоксанов и силазанов в НЧ тлеющем разряде//Дис. ... канд. физ.-мат. наук. М.: НИФХИ им. Л. Я. Карпова, 1986. 154 с.
  55. Гильман А. Б. и др. О полимеризации некоторых полифторированных ароматических соединений в тлеющем разряде//Высокомолекулярные соединения. 1982. Т. 23А. Ш. С. 155-160.
  56. Ткачук Б. В., Марусий Н. Я., Лауре Е. П. и др. Тонкие пленки политетрафтор- этилена//Электронная техника. Сер. 7. 1974. Вып. 6. С. 77-78.
  57. Тузов Л. С. и др. Образование полимерных пленок из толуала на поверхности металла под действием тлеющего разряда переменного тока//Высокомолекулярные соединения. 1967. Т. 94. №11. С. 2414-2421.
  58. Колотыркин В. М., Бутаев А. К., Цапук А. К., Туницкий П. Н. Получение тонких пленок из бис-(метилаллил)-бис(диметил)-циклотетрасилоксана методом электронной бомбардировки//Химия высоких энергий. 1969. Т. 3. № 1. С. 71-73.
  59. Bruno О., Capezzuto Р., et al. Deposition Mechanism in (CD) Si:H, CI Film Preparation: Kinetic Evidences//Escampig. 84: 7th Eur. Sec. Conf. Atom, and Mol. Phvs. loniz. Gases. Bari. 1984. P. 105-106.
  60. Kirov K. L., et al. Plasma Deposition of Si3N4 Layers//Thin Solid Films. 1980. V. 71. N 1. P. 9-11. 62. Физика тонких пленок/Под ред. Г. Хасса. Т. 3. М.: Мир, 1968.
  61. Ткачук Б. В., Колотыркин В. М. Получение тонких полимерных пленок из газовой фазы. М.: Химия, 1977. 233 с.
  62. Ясуда X. Полимеризация в плазме. М.: Мир, 1988. 376 с.
  63. Clark D. Т., Shuttlcworth D. Plasma polymerization. 2. An ESCA Investigation of Polymers Synthesized by Excitation of Inductively Coupled RF Plasma in Perfluorobenzene and Perfluorohexane//J. Polym. Sci.: Polym. Chem. 1980. V. 18. N1. P. 27-46.
  64. Yasuda H., Aiorosoff N. Plasma Polymerization of TEE. 1. Inductive RF Discharge//J. Appl. Polym. Sci. 1979. V. 23. N4. P. 1003-1011. 67.
  65. Мак Таггарт Ф. Плазмохимические реакции в электрических разрядах. М.: Атомиздат, 1972. С. 41.
  66. Иманбаев Г. Ж. Кинетика плазмохимической полимеризации пеофторциклобутана// Автореф. дис... канд. хим. наук. М.: ИХФ АН СССР, 1988. 22с.
  67. Зынь В. П., Опарин В. Б., Потапов В. С., Тузов Л. С. Пространственное распределение скоростей полимеризационных процессов в реакторе тлеющего разряда с ТФЭ//ХИМИЯ высоких энергий. 1989. Т. 23. №3. С. 276-281.
  68. Берлин А. А., Вольфсон С. А., Ениколопян П. С. Кинетика полимеризационных процессов. М.: Химия, 1978. С. 47.
  69. Русанов В. Д., Фридман А. А. Физика химически активной плазмы. М.: Наука, 1984. С. 31.

Statistics

Views

Abstract - 13

PDF (Russian) - 6

Cited-By


Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 1996 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies