《空間分辨光譜技術在低溫電漿中的套用》是依託清華大學，由謝鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：空間分辨光譜技術在低溫電漿中的套用
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：謝鋒
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
雷射光譜技術是一門廣泛套用的重要測量檢測方法。光譜分析已套用到原子分子物理、化學反應動力學、電漿診斷、食品檢測等研究、生產和生活領域。低溫電漿處於非熱平衡狀態和具有空間不均勻性，在不同放電形式和放電條件下，不同空間區域的電漿參數（激發態和亞穩態粒子、活性基團等粒子的密度、動能和內能以及電子密度、電子溫度等）和主要的物理化學過程並不相同，對其參數空間分布的測量將是精確掌握電漿狀態的重要方法。我們綜合套用自發輻射螢光光譜、雷射誘導螢光光譜和吸收光譜等多種光譜技術，組合放大成像、空間濾波光學系統，可以對低溫電漿的狀態參數進行空間分辨光譜測量，從而揭示電漿參數的空間分布情況和不同區域中所發生的主要物理化學過程，掌握實驗上可測量的電漿參數和實際中可控制的放電狀態之間的關係，為進一步研究電漿與表面的相互作用以及低溫電漿的套用提供可靠且重要的理論實驗基礎。
結題摘要
本課題通過搭建光學實驗系統製作了對稱共焦法布里-珀羅干涉儀(Fabry-Perot Interferometer)，建立了空間分辨吸收光譜實驗光學平台，對低溫電漿進行了光譜診斷。通過雷射吸收光譜測量了低氣壓電容耦合電漿中He和Ar亞穩態溫度和密度的空間分布，發現在CF4-Ar-He混氣13.56MHz射頻放電中，混入CF4後He亞穩態23S1在接近功率電極部分的溫度略高於接地電極處；在Ar-CF4混氣60MHz、200W功率輸入的條件下，Ar亞穩態1s5和1s3溫度的空間分布接近功率電極部分也比接地電極處高，原因是加入CF4後功率電極上鞘層電壓較接地電極鞘層高，離子轟擊能量更大，對氣體加熱作用更強。在He氣大氣壓電漿射流中，對三體碰撞及紅外雷射激發He原子躍遷進而增強He2分子螢光的實驗報導進行了討論和初步實驗。在電容耦合電漿中約1 Torr的He-O2混氣放電，640 nm附近出現的螢光被歸屬為O2+ b4Sg‒->a4Πu躍遷，同時提出針對紅外雷射激發增強He2分子640 nm處螢光的進一步實驗構想。同時，我們對鹼金屬分子光譜結構和Fano譜峰非相干疊加進行了分析研究。在Case (a_beta)基函式下推導出分子哈密頓量的具體表達式，對Cs2 23Dg態的超精細結構進行分析和模擬計算，闡明了實驗上23Dg Omega=1分量中沒有觀測到較大超精細分裂的原因。模擬計算也表明23Dg Oemga=2分量的超精細分裂最小，而Omega=3分量的最大，給今後的實驗提供指導。對兩個Fano譜峰的非相干疊加情況進行了討論，從數學上嚴格證明了非相干疊加的Fano譜峰可以獲得比探測雷射線寬還要窄的峰寬。總之，通過搭建實驗平台採用光譜技術對低溫電漿進行診斷，分析譜峰結構和物理化學過程，完成課題目標。
