Макрокинетика и процессы переноса в газовом разряде пониженного давления

• Автор: Опарин, Владимир Борисович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 311 с. : ил.

Глава 1.

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗУЧЕНИЯ

МАКРОКИНЕТИКИ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА

1.1. Особенности экспериментального исследования тлеющего разряда

1.2. Структура и свойства тлеющего разряда

1.3. Устройство кинетической установки и особенности масс-спектрометрического анализа газовой фазы

1.3.1 Проточные и беспроточные реакторы тлеющего разряда

1.3.2 Анализ корректности кинетических исследований

разряда с помощью масс-спектрометрии

1.4. Гравиметрический и зондовый контроль тлеющего разряда

1.5. Методика исследования структуры и свойств полимерных пленок

Глава
ЭВОЛЮЦИЯ СТАБИЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ
2.1 Кинетика газовой фазы при разряде в среде тетрафторэтилена
2.2 Кинетика газовой фазы в смеси тетрафторэтилена с
водородом и кислородом
2.3. Кинетика газовой фазы в среде гексафторбензола
2.4. Кинетика эволюции газовой фазы в среде
этилена и ацетилена
2.5. Кинетика образования вторичных продуктов в тлеющем разряде
2.6. Макрокинетические закономерности тлеющего разряда
2.6.1. Неравновесность и лимитирующие процессы в разряде
2.6.2. Квазистационарность условий в разряде
2.7. Функция распределения электронов по энергиям (ФРЭЭ)
2.7.1. Энергия электронов и параметр подобия (£,/Лг)
2.7.2. Зависимость ФРЭЭ от параметра подобия (Е / А")
2.8. Макрокинетическое описание химических

превращений в нестационарных условиях тлеющего разряда
2.8.1. Лимитирование химических стадий и переменный коэффициент скорости реакций разложения мономера
2.8.2. Макрокинетика синтеза вторичных продуктов
2.9. Микрокинетические особенности тлеющего разряда
Глава 3.
КИНЕТИКА РАЗРЯДА В ЧЕТЫРЕХХЛОРИСТОМ КРЕМНИИ
3.1 Известные особенности разложения тетрахлорсилана
3.1.1 Установка и экспериментальные условия
3.2. Основные экспериментальные результаты
3.2.1. Экспериментальная кинетика плазмохимического
разложения тетрахлорсилана
3.2.2. Макрокинетика газовой фазы разряда в смеси 5/С/4 +О2
3.3. Возможные направления плазмохимических процессов
3.4. Механизм разложения 5/С/4 в бескислородном разряде
3.4.1. Электронный удар
3.4.2. Влияние реакций с радикалами
3.5. Окисление тетрахлорсилана
3.5.1. Окисление с предварительной диссоциацией 5/С/4
3.5.2. Окисление атомарным кислородом молекул 5/С/4
3.5.3. Инверсия механизма убыли
Глава 4.
КИНЕТИКА ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ
ПЛЕНОК В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ
4.1. Общие известные закономерности формирования полимера в разряде
4.1.1. Процессы и механизмы полимеризации в разряде
4.1.2. Распределение скоростей полимеризации в тлеющем
разряде по зонам
4.1.3. Образование мелкодисперсной фазы в тлеющем разряде

4.2. Экспериментальная макрокинетика формирования полимера
в тлеющем разряде на электродах
4.3. Влияние ионной составляющей тока разряда на полимеризацию
4.4. Образование ионных «теней» на электроде
4.5. Формирование полимерной пленки вне разряда
4.5.1. Кинетика полимеризации на подложке под
плавающим потенциалом
4.5.2. Пространственное распределение скоростей
полимеризации в реакторе
4.5.3. Изучение пространственного распределения скоростей полимеризационных процессов с помощью диэлектрических нитей
4.5.4. Пространственное распределение температуры в реакторе
4.6. Макрокинетическое описание процессов
полимеризации в нестационарной беспроточной системе
4.7 Структура и свойства полимерных пленок
4.7.1. ИК и ЭСХА спектры полимерных пленок
4.7.2. Физико-механические свойства полимерных пленок
Глава
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ
5.1 Формирование тепловых и макропотоков полимерных частиц в реакторе
5.2 Осевое распределение температуры в разряде
5.3. Температурные волны в разряде
5.4. Скорости конвективного движения макрочастиц
5.5. Скорость конвективного потока газа в реакторе
5.6. Концентрация макрочастиц в конвективном потоке
5.7. О длине свободного пробега макрочастиц в потоке
5.8. Общий характер процессов образования и осаждения

реакторе сильфонным манометром, показания которого не зависят от состава газовой смеси. Результаты отличались не более чем на 5%, т.е были в пределах ошибки эксперимента.
Необходимо отметить, что при использовании химически активных газов возникают трудности определения давления в системе и калибровки масс-спектрометра. Термопарные манометры в этом случае не могут использоваться, так как их показания зависят от сорта газа. Поэтому в работе использовался специально изготовленный дифференциальный сильфонный манометр. В одном плече его было давление 1 Па, другое плечо соединялось с реактором. Регистрация давления производилась по измерению деформации сильфона с помощью механотрона. Точность измерения общего давления в диапазоне 13 - 1 ЗЗПа была не хуже 5%.
Чувствительность масс-спектрометра и его динамический диапазон позволяли определять микропримесь в составе газовой фазы до 10' % к давлению исходного вещества, вплоть до 2500 м/е. Предельные режимы регистрации были необходимы для выявления олигомерных продуктов газоразрядного синтеза с массами, значительно превышающими массы исходных веществ. Концентрации таких веществ, синтезирующихся в разряде значительно ниже исходных продуктов, в то же время они являются строительным материалом для образования дисперсных макрочастиц. Для определения наличия таких соединений использовалось увеличенное натекание в ионный источник масс-спектрометра.
1.4. Гравиметрический и зондовый контроль тлеющего разряда.
При исследовании процессов формирования полимера на электродах и
вне его применялся пьезорезонансный метод измерения микромасс, который
в отличие от весовых измерений, позволяет регистрировать рост массы
полимера в процессе разряда. Кроме того, он обладает значительно более

высокой чувствительностью ~ 10' - 10' кг, тогда как весовые измерения позволяют измерять массы не лучше 10'6кг.