ИСТИНА

Плазма кислорода находит множество применений в различных областях: в производстве микроэлектроники, чипов, микромеханических систем, в обработке поверхностей и плазменной резке материалов. Для фундаментальных исследований в области квантовой физики наиболее важны возможности использовать плазму в изготовлении структур необходимых для экспериментов, например, фотонных кристаллов, фотонных ловушек, искусственных атомов и других устройств необходимых для исследований . Это обусловливает актуальность изучения плазмы и способов ее диагностики для квантовых и фотонных технологий. При производстве современных устройств, требуется достигать крайне высокой точности изготовления, поэтому крайне нежелательно вводить внутрь плазменного реактора излишнюю измерительную аппаратуру, возмущающую однородность плазмы, которая крайне важная для технологического процесса Данная работа представляет неинвазивный способ измерений газовой температуры с помощью измерения спектра перехода из метастабильного состояния кислорода в основное O2(b1Σ+g) → O2(X3Σ–g). Суть метода заключается в аппроксимации измеренного спектра в соответствии с распределением Больцмана, при этом температура, характеризующая распределение, при определенных условиях будет равна температуре газа. Основным физическим критерием применимости данного метода является равенство «вращательной» и «поступательной» температур. Подобная ситуация возможна при достаточно эффективном энергетическим обменом между поступательными и вращательными степенями свободы, так чтобы время установления равновесного состояния между ними (процесс VT-релаксации) было значительно меньше времени жизни заселяемого энергетического уровня. Как раз подобная ситуация реализуется в кислородной плазме на переходе O2(b1Σ+g) → O2(X3Σ–g). Основное состояние в молекуле O2 является триплетным, к тому же отрицательной четности. Это приводит к тому что все связанные валентные состояния O2 является метастабильными с довольно большими временам жизни. Второе синглетное состояние O2 (b1Σ+g) имеет радиационное время жизни 11.8 сек, так что даже при малом давлении Торр, время VT-релаксации оказывается значительно меньшим, чем время жизни этих метастабильных состояний и распределение по вращательным уровням должно характеризоваться той же температурой, что и поступательное движение. Т.к. распределение будет больцмановским, то остается только аппроксимировать измеренный спектр с учетом аппаратной функции измерительных приборов и получить искомую газовую температуру, что продемонстрировано на иллюстрации.