Ignition and properties of RF capacitive discharge in acetylene

Abstract

In the present work, we measured breakdown and extinction curves of radio-frequency discharge in acetylene as well as dependences of active current, power and gas pressure on the discharge burning time, and also optical emission spectra. It was found that in the region of low acetylene pressures (to the left of the minimum of the breakdown curve), the discharge can cover only a part of the electrode surface. Immediately after the ignition of the discharge, due to the intense deposition of the polymer film and the formation of dust particles in the plasma volume, the gas pressure decreases sharply (by the factor of 2-5), while the active current and power increase and then reach saturation. In the discharge with intense polymerization, the lines of atomic and molecular hydrogen dominate in the emission spectrum of the discharge. The film deposited on the surface of the electrodes and the tube walls, as well as the dust particles formed, are amorphous, the maximum peak of XRD spectrum is observed at 2θ = 18°, and the light absorption by the deposited films is highest at 440 nm wavelength.

Виміряні криві запалювання та згасання, залежності активних струму, потужності та тиску газу від часу горіння розряду, а також спектри випромінювання високочастотного розряду в ацетилені. Отримано, що в області низьких значень тиску ацетилену (зліва від мінімуму кривої запалювання) розряд може покривати тільки частину поверхні електродів. Відразу після запалювання розряду через інтенсивне осадження полімерної плівки і утворення пилових частинок у плазмовому об’ємі різко (в 2-5 разів) зменшується тиск газу, а активні струм і потужність зростають і потім виходять на насичення. У процесі інтенсивної полімеризації в спектрі випромінювання розряду домінують лінії атомарного і молекулярного водню. Плівка, що осаджується на поверхню електродів і стінок трубки, а також пилові частинки, що формуються, є аморфними, для них максимальне дифракційне розсіювання рентгенівських променів спостерігається при 2θ = 18°, а поглинання видимого світла є найбільшим при 440 нм.

Измерены кривые зажигания и погасания, зависимости активных тока, мощности и давления газа от времени горения разряда, а также спектры излучения высокочастотного разряда в ацетилене. Получено, что в области низких давлений ацетилена (слева от минимума кривой зажигания) разряд может покрывать только часть поверхности электродов. Сразу после зажигания разряда из-за интенсивного осаждения полимерной пленки и образования пылевых частиц в плазменном объеме резко (в 2-5 раз) уменьшается давление газа, а активные ток и мощность возрастают и затем выходят на насыщение. В процессе интенсивной полимеризации в спектре излучения разряда доминируют линии атомарного и молекулярного водорода. Осаждаемая на поверхность электродов и стенок трубки пленка, а также формирующиеся пылевые частицы являются аморфными, для них максимальное дифракционное рассеяние рентгеновских лучей наблюдается при 2θ = 18°, а поглощение видимого света является наибольшим при 440 нм.