diagnÓsticos elÉtricos e de massa em plasma de interesse tecnolÓgico ii - painel
TRANSCRIPT
Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" Câmpus de Guaratinguetá - Faculdade de Engenharia
Departamento de Física e Química “Laboratório de Processamento de Materiais à Plasma”
unesp
“DIAGNÓSTICOS ELÉTRICO E DE MASSA EM PLASMAS DE INTERESSE TECNOLÓGICO ”
por
Marcelo Willian Andrade, M. A. Algatti
INTRODUÇÃO
• O processo de Polimerização a Plasma em descargas glow a baixas pressões é de g r a n d e p o t e n c i a l p a r a a s í n t e s e e processamento de materiais.
• A compreensão da cinética química nestas descargas é fundamental para o emprego da técnica em escala industrial.
• Os processos de fragmentação molecular nestas descargas ocorrem basicamente devido ao impacto eletrônico.
• O conhecimento da temperatura, densidade e função de distribuição de energia dos elétrons é fundamental para a compreensão do processo de polimerização a plasma.
• Estas grandezas são obtidas por meio das Sondas de Langmuir.
• A contaminação das mesmas deve ser evitada afim de possibilitar as medidas.
ENERGIAS DE DISSOCIAÇÃO
Ligações Energias de Dissociação ( eV ) C−C 3,61 C=C 6,35 C−H 4,30 C−N 3,17 C=N 9,26 C−O 3,74 C=O 7,78 C−F 5,35 C−Cl 3,52 N−H 4,04 O−H 4,83 O−O 1,52
ENERGIAS DE DISSOCIAÇÃO, META-ESTÁVEIS E IONIZAÇÃO
Gases Energia de Energias Meta Energia de Dissociação Estável Ionização
( eV ) ( eV ) ( eV ) He 19,8 24,6 Ne 16,6 21.6 Ar 11,5 15,8 Kr 9,9 14,0 Xe 8,3 12,1 H2 4,5 15,6 N2 9,8 15,5 O2 5,1 12,5 CH4 12,6 C2H2 11,4 C2H4 10,5 C3H6 11,5 C3H8 11,1
SONDA DE LANGMUIR
Curva característica A densidade de corrente na sonda, com potencial φ<0
JS = Je – Ji
A densidade de corrente dos elétrons
A temperatura dos elétrons
A densidade de elétrons
)(e0e
.
JJ ekTe
eφ
=
[ ]!"
!#$
!%
!&'
+
=
)ln( iS
e
JJddk
eT
φ
21
20!!"
#$$%
&!"
#$%
&=
e
eee kT
meJn π
CONCLUSÕES
• Testes preliminares indicam que as Sondas de Langmuir aquecidas são eficazes na determinação da temperatura e densidade médias eletrônicas em plasmas reativos.
• O processo de remoção por sputtering em atmosferas de Argônio permite recobrar as características originais de funcionamento das Sondas de Langmuir.
• A reprodutibilidade da resposta I x V (corrente versus tensão) é de importância fundamental para o emprego da técnica em atmosferas contaminantes.
• A determinação da temperatura e densidade média, bem como da função de distribuição de energia dos elétrons é fundamental para a compreensão da cinética química no interior dos plasmas polimerizantes, uma vez que os processos de fragmentação molecular são oriundos basicamente de colisões com os elétrons.
AGRADECIMENTOS E REFERÊNCIAS
Gostaríamos de expressar os nossos agradecimentos ao CNPq-PIBIC pela bolsa de Iniciação Científica e à FAPESP pelo financiamento do projeto do reator, bem como pela bolsa de Doutorado de J. C. Teixeira. Gostaríamos de agradecer ainda ao técnico José Benedito Galhardo pela ajuda no projeto e construção do reator de processamento de materiais a Plasma.
[1]- H. Yasuda, “Plasma Polymerization” , Academic Press, New York, USA, (1985).
[2]- N. Hershkowitz, “How Langmuir Probes Work”, in Plasma Diagnostics, vol. 1, edited by O. Auciello and D. Flamm, Academic Press, (1989).
[3]- N. Inagaki, “Plasma Surface Modification and Plasma Polymerization”, Technomic Publishing Co., New York, USA, (1996).
[4]- I. Kato, T. Shimoda and T. Yamagishi; “Removal Conditions of Films Deposited on Probe Surface”; Japan. Journ. Appl. Phys. 33, 3586, (1994).