Обзор методов импедансной спектроскопии

Texto integral

Обоснование. Метод импедансной спектроскопии (ИС) достаточно распространен в исследованиях низкотемпературной плазмы, которая формируется газовыми разрядами различных типов. Рассмотренные работы [1–4], связанные с данной областью, демонстрируют, что определенные информативные параметры, выявленные посредством применения метода ИС, позволяют контролировать не только свойства поверхности объекта, подвергаемого обработке в плазме, но и поверхности различных составляющих самого источника низкотемпературной плазмы, а также осуществлять контроль моментов начала и окончания процессов травления в плазме вследствие изменения электрофизических параметров газового разряда [2]. Однако стоит отметить, что вопросы активного анализа параметров названных поверхностей и плазмы методом импедансной спектроскопии изучены не в полной мере для плазменных процессов в высоковольтном газовом разряде. На перспективное применение рассматриваемого метода указывают известные способы определения шероховатости поверхности по электрическим спектральным характеристикам. В итоге можно сделать предположение, что целенаправленное действие на определенные плазменные процессы в определенных диапазонах частот может улучшить стабильность, точность, и управляемость системы источник низкотемпературной плазмы – плазма – обрабатываемый объект (ИНТП-П-ОО).

Цель — математическое моделирование работы рассматриваемой системы с помощью метода импедансной спектроскопии и выполнение расчета по износу катода источника низкотемпературной внеэлектродной плазмы на основе газового разряда высоковольтного типа со следующими параметрами: диаметр плазмы 100 мм; ток разряда 0–200 мА; ускоряющее напряжение до 4 кВ [5].

Методы. Импедансная спектроскопия основана на измерении и анализе зависимости комплексного электрического сопротивления Z от частоты f = ω/2π переменного тока, то есть в рассматриваемом методе при подаче некоторого возмущающего синусоидального сигнала малой амплитуды на исследуемую систему выполняется анализ вызванного им сигнала-отклика на выходе [1], а также его обработка с дальнейшим построением эквивалентных схем замещения, имеющих ту же зависимость импеданса от частоты, что и рассматриваемая система, на основе идеализированных элементов: резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. По характеру изменений амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик и параметров эквивалентных схем замещения можно производить оценку состояния ИНТП и выполнять контроль изменения электрофизических параметров системы ИНТП-П-ОО при проведении технологических операций вроде травления и напыления [2].

Результаты. При выполнении работы были решены следующие задачи: описаны процессы распыления катода ИНТП положительными ионами азота и нанесения распыляемых с катода атомов алюминия на поверхность изолирующих узлов источника, построение эквивалентных схем систем ИНТП (рис. 1), ИНТП-П-ОО (рис. 2), описывающих их в рабочих, пограничных состояниях.

Рис. 1. Эквивалентная схема ИНТП: C1 — емкость, моделирующая образование ямок на поверхности катода; C2 — емкость, моделирующая провисание сетки-анода; RИЗ — сопротивление фторопластовой изоляции катода; RПОВ — сопротивление торцов фторопластовой прокладки

Рис. 2. Эквивалентная схема ИНТП-П-ОО: C1 — емкость, моделирующая образование ямок на поверхности катода; C2 — емкость, моделирующая провисание сетки-анода; RИЗ — сопротивление фторопластовой изоляции катода; RПОВ — со- противление торцов фторопластовой прокладки; RПЛ — сопротивление плазмы для выбранного технологического процесса

Выводы. В данной работе представлена возможность решения поставленных задач с помощью метода импедансной спектроскопии при учете технологических и конструктивных особенностей рассматриваемой системы.

Sobre autores

Autor responsável pela correspondência
Email: vitalek57@gmail.com

студент, группа 6465-110303D, факультет электроники и приборостроения

Bibliografia

Arquivos suplementares