Orientador: Munemasa Machida

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin

Resumo: O conhecimento das condições para ruptura de gases e a formação de plasma são questões importantes, não apenas de interesse fundamental, mas também para muitas aplicações, tais como em deposição de filmes finos de óxido ou polímeros, limpeza de superfície de materiais ou implantação iônica,...

Resumo: O conhecimento das condições para ruptura de gases e a formação de plasma são questões importantes, não apenas de interesse fundamental, mas também para muitas aplicações, tais como em deposição de filmes finos de óxido ou polímeros, limpeza de superfície de materiais ou implantação iônica, por exemplo. A ruptura de gases descrita pela lei de Paschen com a teoria de Townsend, na qual a tensão de ruptura é uma função do produto da pressão p do gás pela distância d entre os eletrodos, proporciona uma adequada descrição em certas condições, em gases sob baixa pressão, quando a distância entre os eletrodos é muito menor que o raio R dos mesmos. A medida que a razão desses valores aumenta, as curvas de Paschen são deslocadas para regiões de tensão de ruptura mais elevadas, bem como para valores pd mais elevados. Investigamos aqui, os motivos e as consequências desse fenômeno, bem como uma proposta de lei de escalas capaz de determinar a tensão de ruptura em condições distintas de descargas. Tal lei de escalas obtida empiricamente faz uso, além da pressão e distância dos eletrodos, da razão R/d, que surge naturalmente ao se considerar o processo de difusão na descarga. Discutimos ainda sobre as principais técnicas de diagnósticos aplicáveis ao plasma, para obtenção, por exemplo, das temperaturas e densidades eletrônicas/iônicas. Em particular, revisamos as técnicas de espectroscopia e sonda de Langmuir, que são técnicas importantes amplamente utilizadas

Abstract: The understanding of the gas breakdown mechanism and plasma formation are important issues not only of fundamental interests, but also for many applications such as oxide thin films or polymers deposition, surface cleaning and ion implantation, for example. The breakdown described by...

Abstract: The understanding of the gas breakdown mechanism and plasma formation are important issues not only of fundamental interests, but also for many applications such as oxide thin films or polymers deposition, surface cleaning and ion implantation, for example. The breakdown described by Paschen¿s law with Townsend¿s theory, where the breakdown voltage is a function of the product of the gas pressure p and the gap distance d, provides a very accurate description under certain conditions as in low pressure gases when the distance between the electrodes is much smaller than its radius R. As the ratio d/R increases, the Paschen curves are shifted to regions of higher breakdown voltage, as well as higher pd values. In this work we investigate the reasons and consequences of this phenomenon, as well as a scaling law capable of determining the breakdown voltage of discharges in different conditions. This scalling law, obtained empirically, uses the gas pressure, the electrodes gap distance and the ratio R/d, which arises naturally when one consider the diffusion process in the discharge. We also discuss the main diagnostic techniques applicable to plasma to obtain, for example, temperature and electronic/ionic density. In particular, we review the techniques of spectroscopy and Langmuir probe, which are important techniques widely used