Studierea efectului catodului cavitar prin metode electrice si spectrale

În aceasta lucrare este investigat efectul catodului cavitar prin metode electrice si respectiv spectrale. Prin metodele electrice este comparata descarcarea în gaze (mai exact în argon) în cazul unui catod dublu si apoi triplu cu cea în cazul catodului simplu (catozii fiind din nichel). Prin metodele spectrale au fost studiate influentele presiunii si ale intensitatii curentului de descarcare asupra fenomenului de pulverizare catodica (extragerea din catod a atomilor si ionilor de metal în urma impactului dintre ionii de gaz – inclusiv vapori de metal – cu catodul). În acest caz a fost folosit un catod cilindric din cupru. Descarcarea s-a facut în heliu.

Au fost obtinute experimental o serie de spectre de emisie ale plasmei: la presiune constanta variind intensitatea curentului, la intensitate constanta variind presiunea. De asemenea, a fost apoi studiat ce efect are asupra pulverizarii catodice adaugarea unui gaz suplimentar (în acest caz kripton) cu masa atomica mai mare decît a heliului: au fost obtinute o serie de spectre la presiune si intensitatea curentului constante, variind procentul de kripton (între 0% si 5%).

În plus, studierea pulverizarii catodice a fost facuta si cu ajutorul unei modelari teoretice pe baza modelului corona. Au fost calculate, plecînd de la intensitatea curentului de descarcare, tensiunea de descarcare si respectiv presiunile partiale ale heliului si kriptonului urm?toarele lucruri: valorile teoretice ale concentratiei ionilor de heliu, a metastabililor de heliu, a ionilor si atomilor de cupru (scosi din catod prin procesul de pulverizare), si respectiv a ratelor de pulverizare datorate ionilor de heliu, ionilor de cupru (auto-pulverizare) si respectiv ionilor de kripton (atunci cînd a fost introdus si kripton).

Toate aceste concentratii si rate de pulverizare au fost apoi reprezentate grafic în functie de presiune (la intensitatea curentului de descarcare constanta), în functie de intensitatea curentului (la presiune constanta), si în functie de procentul de kripton (la presiune totala constanta si intensitatea curentului constanta). În cazul descarcarii în atmosfera de heliu si kripton, s-a constatat ca cea mai mare parte a pulverizarii catodice este realizata de catre kripton (acest lucru era de altfel de asteptat datorita masei atomice mai mari a kriptonului). Cu ajutorul modelului a fost calculata de asemenea si rata ionizarii Penning în functie de proportia dintre kripton si heliu.

Aceste grafice teoretice au fost apoi comparate cu graficele obtinute din spectrele determinate experimental. S-a constatat ca modelul folosit ofer? din multe puncte de vedere o imagine relativ verosimila asupra fenomenelor (proceselor) care au loc în plasma si asupra cauzelor probabile ale pulverizarii catodice. S-a constatat însa ca modelul are si anumite deficiente notabile cum ar fi faptul ca nu prevede punctul de maxim al pulverizarii catodice (al concentratiei de ioni si atomi de cupru) care apare la o anumita proportie de heliu si kripton – modelul prezice o crestere continua a pulverizarii catodice pe masura ce creste procentul de kripton.

Arhiva include si un program de calculator facut de Marian Bazavan care implementeaza modelul teoretic folosit - programul genereaza predictiile pe baza datelor introduse (presiune etc.).