ALACSONY HŐMÉRSÉKLETŰ PLAZMAFIZIKA

Átírás

1 ALACSONY HŐMÉRSÉKLETŰ PLAZMAFIZIKA Dr. Donkó Zoltán MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Szilárdtestfizikai és Optikai Intézet Komplex Folyadékok Osztály MTA Csillebérc / KFKI donko.zoltan@wigner.mta.hu zoltan.donko@gmail.com (8)

2 A plazma-diagnosztika alapjai Diagnosztika (cél: információt szerezni a plazma egyes jellemzőiről, pl. összetétel, hőmérséklet, sűrűség,...) Elektromos szondák Plazma-spektroszkópia Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 2

3 Langmuir-szondák φ K Szonda áramkör sémája φ L I L Plazma Szonda A φ L U T V Gömb Henger Sík R az egyik legrégebben és leggyakrabban alkalmazott plazma-diagnosztikai eljárás (1920- as évektől) kisméretű szonda segítségével egyes plazmaparaméterek meghatározhatók (becsülhetők) elektronsűrűség elektron-hőmérséklet elektronenergia-eloszlás módszer: szonda-karakterisztika mérése (= a szondára kapcsolt feszültség függvényében mérjük annak áramát) típusok: egyes / dupla szondák, emisszív szondák, stb. térbeli / időbeli felbontás RF üzemmód a szondát általában körülveszi egy határréteg, ezért részletesen megnézzük, hogy mi történik egy, a plazmába helyezett tárgy (elektróda) környékén Szonda-karakterisztikát mindenki tud mérni Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika

4 0 DC határréteg Határréteg modellje stacionárius esetre, ütközésmentes közelítésben Feltételezések: plazmapotenciál n n s x φ φ p s határréteg n i n e átmeneti réteg n e = n i plazma n e = n i = n 0 elektronok Maxwell-Boltzmann eloszlásúak, Te hideg ionok Az x = 0 helyen az ionok us sebességgel áramlanak a határrétegbe. Az ionsűrűség meghatározható a potenciáleloszlás ismeretében: 1 2 m iu 2 i = 1 2 m iu 2 s e (x) Folytonossági egyenlet: n i u i = n s u s x φ(x =0) = 0 falpotenciál φ w n i (x) =n s 1 2e (x) m i u 2 s 1/2 Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 4

5 0 DC határréteg Határréteg modellje ütközésmentes közelítésben n i (x) =n s 1 2e (x) m i u 2 s 1/2 Maxell-Boltzmann eloszlású elektronok: n határréteg átmeneti réteg plazma n e (x) =n s exp e (x) k B T e n s n i n e = n i n e = n i = n 0 Poisson-egyenlet: plazmapotenciál x φ φ p s n e e n s 0 d 2 dx 2 = e [n i (x) n e (x)] = 0 exp e (x) k B T e 1 2e (x) m i u 2 s 1/2 x φ(x =0) = 0 falpotenciál φ w Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 5

6 DC határréteg Határréteg modellje ütközésmentes közelítésben Poisson egyenlet: d 2 dx 2 = e n s 0 exp e (x) k B T e 1 2e (x) m i u 2 s 1/2 Szorozzuk be mindkét oldalt d dx -szel és integráljuk x szerint! 1 2 d dx 2 = n s 0 (e ) 2 (e ) 2 2k B T e 2m i u 2 s Böhm-kritérium és Böhm-sebesség megoldhatósága megköveteli az alábbi egyenlőtlenséget (e ) 2 (e ) 2 2k B T e 2m i u 2 s > 0 m i u 2 s >k B T e u s >u B = k BT e m i A Böhm-sebességet az ionok az átmeneti tartományban ( presheath ) veszik fel, emiatt ezen a tartományon egy adott feszültségesés kell, hogy legyen: 1 2 m iu 2 B = e p p = m iu 2 B 2e Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 6

7 0 DC határréteg Határréteg modellje ütközésmentes közelítésben n határréteg átmeneti réteg plazma 1 2 m iu 2 B = e p p = m iu 2 B 2e u B = k BT e m i n s n i n e = n i n e = n i = n 0 n e plazmapotenciál x φ φ p s n s = n 0 exp e p k B T e = n 0 e 1/2 = 0.61n 0 falpotenciál x φ w φ(x =0) = 0 Következő feladat: lebegő fal potenciáljának kiszámítása Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 7

8 0 DC határréteg Határréteg modellje ütközésmentes közelítésben n határréteg átmeneti réteg plazma Falpotenciál kiszámítása Elektron- és ionfluxusok egyenlőek. Elektronfluxus: n s x s n i n e n e = n i n e = n i = n 0 e(x) = n e(x) v 4 Maxwell-Boltzmann: v = 8k B T e / m e (lásd jegyzet) plazmapotenciál φ φ p e = 1 4 n s 8k B T e m e exp e w k B T e x φ(x =0) = 0 Ionfluxus: i = n s u B falpotenciál φ w A lebegő fal potenciálja negatív és tipikusan k B T e e néhányszorosa w = k BT e e ln m i 2 m e Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 8

9 0 DC határréteg Határréteg modellje ütközésmentes közelítésben n határréteg átmeneti réteg plazma Szonda n s n i n e = n i n e = n i = n 0 L Szonda esetében: n e x s plazmapotenciál falpotenciál x φ φ p φ w φ(x =0) = 0 L = L = p w főleg elektronáram a nagyobb sebesség miatt lebegő potenciál: egyenlő elektronés ionfluxus Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 9

10 Langmuir-szondák SZONDA-KARAKTERISZTIKA φ K Plazma Szonda gömb elektronáram henger φ L I L A V I L sík φ L R φ L U T ionáram φ p I L = I L,sat Gömb Henger Sík A lebegő potenciál helye: a szondaáram zérus értékénél φ f I L = 0 A plazmapotenciál helye: inflexiós pont (a szondaáram második deriváltja zérus) Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 10

11 Langmuir-szondák Sík felületű szonda, ütközésmentes határréteggel, Maxwell-eloszlású elektronok e = 1 4 n 0 v e exp e( L p) k B T e = 1 4 n 0 8k B T e m e exp e( L p) k B T e I e ( L )= ean 0 4 8k B T e m e exp e( L p) k B T e = I e,sat exp e( L p) k B T e I L gömb elektronáram henger ln I e I e,sat = e( L p) k B T e sík 1) Az elektron-hőmérséklet meghatározható a meredekség reciprokából φ p φ L 2) A telítési elektronáram ismeretében a sűrűség is meghatározható ionáram φ f I L = I L,sat I L = 0 Probléma: A telítési elektronáram mérésének bizonytalansága Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 11

12 Langmuir-szondák I 2 módszer Az elektronsűrűség meghatározására a pontos elektron-hőmérséklet érték ismerete nélkül I L gömb elektronáram henger sík I e ( L )= ean 0 4 I 2 e ( L )= ean 0 4 8k B T e m e exp e( L p) k B T e 2 8k B T e m e exp e( L p) k B T e 2 ionáram φ p I L = I L,sat φ L I 2 e ( L ) = ean k B T e m e 1+2 e( L p) k B T e φ f I L = 0 I 2 e ( L )= (ea)2 m e n k BT e e p + e L állandó I 2 e ( L ) függvény meredeksége az elektronsűrűség négyzetével arányos Španěl P.: Int J. Mass Spectrom and Ion Proces., 149/150, 299, 1995 Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 12

13 Langmuir-szondák Sík felületű szonda, ütközésmentes határréteggel, nem-maxwell-boltzmann eloszlású elektronok Cél: elektronok energia-eloszlásának meghatározása f e (v) v θ min φ L < φ p ( retardáló tartomány) gömb elektronáram henger x I L φ p sík φ L A felületet azok az elektronok tudják elérni, amelyeknek az x irányú sebessége egy minimális értéket meghalad: 1 2 m evmin 2 = e( p L ) v min = 2e( p L) m e ionáram I L = I L,sat I e = ea v x f e (v)dv x dv y dv z = φ f I L = 0 v x =v min v y = v z = min 2 ea v 3 f e (v) sin cos d d dv v=v min =0 =0 Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 13

14 Langmuir-szondák I e = ea 2 3/2 m 1/2 e eu g e ( ) 1 eu d = m e v 2 /2 ahol U = p L di e du = ea 2 3/2 m 1/2 e eu U g e( ) 1 eu d = e 2 A 2 3/2 m 1/2 e eu g e ( ) d d 2 I e du 2 = e2 A 2 3/2 m 1/2 e g e ( ) =eu g e ( )= g e( ) 2 3/2 m 1/2 e = e 2 A d 2 I e du 2 Az energiaeloszlás függvény a szondaáram második deriváltjával arányos Felhasználtuk, hogy a határréteg ütközésmentes alacsony nyomás mellett működik! Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 14

15 Langmuir szondák Példa: Áram második deriváltja (egyenes: Maxwell, Te) =0 : plazmapotenciál I 2 módszer: elektronsűrűség mérésére, nagyobb nyomások mellett is működik Szondaáram zéró: lebegő potenciál Szonda feszültség Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 15

16 Langmuir szondák Felbontás: Tisztaság: Térbeli: Debye-hossz Szennyeződések a szonda felületén D = 0kT n 0 e 2 1/2 Szennyezheti a plazmát Elektronemissziót indukálhat Időbeli: a határréteg kialakulásának időskálája Torzítja a szonda-karakterisztikát pi = n ie 2 0m i Tisztítás elektronárammal Tisztítás ionbombázással Tipikus tisztítófeszültség V, áram ma Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 16

17 Langmuir szondák Mérőáramkör: φ v Szonda A1 + I L φ K Plazma - A2 A4 Szonda φ L I L A φ L V R + - A3 A5 φ L U T Köszönet: Dr Ihor Korolov Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 17

18 A plazma-diagnosztika alapjai Diagnosztika (cél: információt szerezni a plazma egyes jellemzőiről, pl. összetétel, hőmérséklet, sűrűség,...) Elektromos szondák Plazma-spektroszkópia Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 18

19 Optikai spektroszkópia - történelem Spektroszkópia: az elektromágneses sugárzás vizsgálata. A sugárzás spektrális összetétele fontos információt hordoz a sugárzást keltő, vagy azzal kölcsönható anyagokról, ezek atomjainak, illetve molekuláinak szerkezetéről és azok környezetéről, picture by J.A. Houston wikipedia.org Sir Isaac Newton was one of the first scientists to investigate color theory. Around he discovered the origin of color when he shone a beam of light through an angular prism and split it into the spectrum - the various colors of the rainbow. Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 19

20 A spektrumok eredete: atomspektrumok Empírikusan észlelt szabályosság (~XIX. sz. vége): 1 1 = R H 2 2 n 2 n =3, 4, 5,... Balmer-sorozat Általánosan: 1 1 = R H k 2 n 2 Bohr-elmélet: Posztulátumok: (impulzusmomentum) h = E 1 E 2 (energia) A hidrogénatom RH : Rydberg-állandó Lyman-, Balmer-, Paschen-, sorozatok m e r n v n = n~, n =1, 2, 3,... = E n hc E k E n = m evn 2 2 = m ee h c k 2 n 2 e 2 = m ee r n 8h n = R k 2 n 2, R = m ee 4 8h c Bohr elmélete sikeresen tudta magyarázni a hidrogén atom színképében észlelt szerkezetet Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 20

21 A spektrumok eredete: atomspektrumok A hidrogénatom Bohr-elmélet: Nehezebb elemek hidrogénszerű ionjainak spektruma a Rydberg-állandó korrekcióra szorul, az atommag mozgása miatt További siker: a deutérium létezésére a vonalak eltolódásából következtettek További elméletek (pl. Sommerfeld, ) EGZAKT LEÍRÁS : KVANTUMMECHANIKA SCHRÖDINGER-EGYENLET Energia (sajátérték) Ĥ = E Hamilton-operátor Ĥ = ~ 2 2m e r 2 + V (r) Hullámfüggvény (sajátfüggvény) Potenciális energia Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 21

22 A spektrumok eredete: atomspektrumok A hidrogénatom Ĥ = E megoldás gömbi koordináta-rendszerben, a változók szétválasztásával (r, #, ') =R(r) (#) (') l 2r na 2r 2r nlm(r, #, ') =A e 0 L 2l+1 n l 1 Pl m (cos #)e im', na 0 na 0 A hullámfüggvényhez nem rendelhető fizikai kép, abszolút értékének négyzete az elektron tartózkodási valószínűségét adja meg n, l, m : kvantumszámok: a Schrödinger-egyenlet megoldása során matematikai okok miatt vezetjük be (nincs fizikai kép)! az n főkvantumszám az elektron energiáját határozza meg: az l mellékkvantumszám a pálya-impulzusmomentum vektor abszolút értékét adja meg: l = p l(l + 1)~ az m mágneses kvantumszám a pálya-impulzusmomentum vektor z irányú (külső tér irányú) vetületének nagyságát határozza meg: l z = m~ E n = m ee 4 8h n 2 Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 22

23 A spektrumok eredete: atomspektrumok A hidrogénatom Az elektronspin Az elektron egy további jellemzője, a spin, ami nem származtatható a Schrödinger-egyenlet megoldásából, magyarázatát a Dirac-egyenlet megoldása adja meg. az elektron feles spinű részecske, azaz fermion, spinje s =1/2 az ehhez rendelhető spin-impulzusmomentum vektor nagysága s = p s(s + 1)~ = ~ p 3/2 ennek a z irányra vett vetülete s z = m s ~, ms a spin kvantumszám vagy mágneses spin kvantumszám, ami két értéket vehet fel: m s =+1/2 ("), 1/2 (#) A spin kvantumszámmal négyre bővül az elektron állapotát leíró kvantumszámok köre n =1, 2, 3,... l =0, 1,...,n 1 m = l,..., l m s = 1/2, +1/2 Pálya- és a spin-impulzusmomentum vektorok összege: j = l + s j = p j(j + 1)~ j: belső kvantumszám Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 23

24 A spektrumok eredete: atomspektrumok TERMSÉMA A hidrogénatom E s p d f l = 0 l = 1 l = 2 l = 3 A Schrödinger-egyenleten túl 4s 3s 2s 4p 3p 2p 4d 3d 4f A spektroszkópiai termeket n és l jellemzi Az elektron pálya- és spinimpulzusmomentumának kölcsönhatása: E n,j = E 0 n finomszerkezet " n j +1/2 # 3 4n 2s és 2p állapotok között ev (alapállapottól ~10.2 ev) 1s Az energia (a Schrödinger-egyenlet szerint) csak n függvénye Kiválasztási szabályok (dipól közelítésben): l = ±1, m =0, ±1, j =0, ±1 H Az elektron spin-impulzusmomentumának és az atommag spin-impulzusmomentumának kölcsönhatása hiperfinom szerkezet energiakülönbség ~ ev 21 cm hullámhosszúságú mikrohullámú sugárzás (asztrofizika) Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 24

25 A spektrumok eredete: atomspektrumok Hidrogénatom vs. kvázi-egyelektronos atomok E l = 0 l = 1 l = 2 l = 3 zárt elektronhéj + egy "külső" elektron E l = 0 l = 1 l = 2 l = 3 4s 3s 2s 4p 3p 2p 4d 3d 4f 6s 5s 4s 4p 5p 4d 3d 4f Az energia csak n függvénye 3p 1s H 3s Na A zárt elektronhéjon lévő elektronok a gerjesztett elektron és az atommag közötti kölcsönhatást leárnyékolják, a gerjesztett elektron térbeli tartózkodási valószínűségétől függő módon Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 25

26 A spektrumok eredete: atomspektrumok Többelektronos atomok: hélium Potenciális energia: V (r 1, r 2 )= e 2 e " 0 r 1 4 " 0 r 2 e 2 4 " 0 r 1 r 2 Schrödinger-egyenlet nem oldható meg egzakt módon E Szinglet rendszer Triplet rendszer L-S csatolás: 3 1 S 2 1 S 3 1 P 2 1 P 3 1 D 3 3 S 2 3 S 3 3 P 2 3 P 3 3 D ez egyes elektronok pálya-impulzusmomentumai csatolódnak egymáshoz egy teljes L = Σ li pályaimpulzusmomentumot eredményezve, az egyes elektronok spin-impulzusmomentumai csatolódnak egymáshoz egy teljes S = Σ si spinimpulzusmomentumot eredményezve, L és S csatolódik egymáshoz vektoriálisan a teljes J = L + S impulzusmomentumot képezve J = L S,...,L+ S Spektroszkópiai termek Energiaszintek: 1 1 S0 J értékének megfelelően szintekre v. nívókra hasadnak (spin-pálya kölcsönhatás miatt) He elektronok eredő spinimpulzusmomentumának kvantumszáma multiplicitás elektronok eredő pályaimpulzusmomentumának kvantumszáma A szintek 2J+1 degenerált állapotot tartalmaznak, amik mágneses térben felhasadnak Főkvantumszám n 2S+1 L J elektronok eredő belső kvantumszáma Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 26

27 A spektrumok eredete: atomspektrumok Többelektronos atomok: hélium E Szinglet rendszer Triplet rendszer 3 1 S 3 1 P 3 1 D 3 3 S 3 3 P 3 3 D Hélium gázkisülés spektruma S 2 1 P 2 3 S 2 3 P I (λ) Kiválasztási szabályok S0 Tiltott átmenetek Metastabil szintek He Szinglet / triplet rendszer: Pauli-elv a teljes kétrészecske hullámfüggvény antiszimmetrikus kell, hogy legyen λ [nm] Ezt vagy a pálya rész (3 megoldás triplet), vagy a spin rész (1 megoldás szinglet) valósíthatja meg (lásd jegyezet!) Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 27

28 A spektrumok eredete: molekulaspektrumok Kétatomos, szimmetrikus molekulák Ĥ = ~ 2 2m e NX i=1 r 2 i ~ 2 2m i 2X r 2 k + k=1 e2 4 0 apple Z 2 N 1 R 1 R 2 + X i=1 NX j=i+1 1 r i r j 2X k=1 NX i=1 1 r i R k A magok, nagy tömegük miatt lényegesen lassabban mozognak az elektronoknál és az elektronok lényegében pillanatszerűen "alkalmazkodnak" a mag éppen aktuális távolságához. Az elektronok hullámfüggvénye ugyan függ a magok mozgásától, de ez a függés alapvetően a magok távolságára korlátozódik, ugyanis a magmozgásból származó kinetikus energia sokkal kisebb az elektronok kinetikus energiájánál. = Ĥel,kin + Ĥmag,kin + Ĥmag,pot + Ĥel el,pot + Ĥel mag,pot Born Oppenheimer-approximáció, vagy adiabatikus közelítés E [rel. egys.] = Ĥ0 + Ĥmag,kin A Schrödinger-egyenletet a magtávolság fix értékei mellett kell megoldani, a távolság adott tartományára. Kétatomos molekulák: potenciálgörbék. Többatomos molekulák: potenciálfelületek R / R 0 Potenciálgörbe: merev molekula energiája Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 28

29 A spektrumok eredete: molekulaspektrumok Kétatomos, szimmetrikus molekulák (a) E tot = E + E vib + E rot E [rel. egys.] v = 3 v = 2 v = 1 v = 0 v = 1 v = 0 (b) J 2.0 Kiválasztási szabályok harmonikus közelítésben v =0, ±1 J ± r [rel. R / Regys.] 0 Morse-potenciál: E M (R) =D 1 e (R R 0) E vib =(v +1/2)h c v: vibrációs kvantumszám Egyenlő távolságú energiaszintek Nullponti energia E rot = J(J + 1)~2 2M e R E [rel. egys.] J: rotációs kvantumszám J J -1 v = 3 v = 2 v = 1 v = 0 J J +1 v = 3 v = 2 v = 1 v = r [rel. R / egys.] R 0 Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 29

30 A spektrumok eredete: molekulaspektrumok I (λ) N2 C-B (2,0) N2 C-B (2,1) N2 C-B (1,0) N2 C-B (0,0) N2 C-B (2,3) N2 C-B (1,2) N2 C-B (0,1) N2 C-B (2,4) N2 C-B (1,3) N2 C-B (0,2) N2 + B-X (0,0) N2 + B-X (0,1) Levegőben keltett alacsony nyomású gázkisülés spektruma λ [nm] I (λ) 0.8 I (λ) λ [nm] λ [nm] A nitrogén molekula C-B átmenetének (0,0) sávja nagy felbotással Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 30

31 Spektrométerek Prizmás spektrométer az 1800-as évek végéről Prizma Működési elv: Kollimált nyalábok Fénybontó (diszperzív) elemek: Prizma (fénytörés, diszperzió ) Optikai rács (interferencia) Forrás Lencsék Detektálás Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 31

32 Spektrométerek Avantes fibre optic spectrometer Zeiss PGS-2 f = 2 m f = 7.5 cm Int. [a.u.] Helium I DC = 5.4 ma p = 11 mbar [nm] [A] Nitrogén Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 32

33 Spektrométerek Czerny-Turner elrendezés MONOKROMÁTOR CCD SPEKTROMÉTER Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 33

34 Emissziós / abszorpciós spektroszkópia Információ: felső nívóról alsó nívóról Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 34

35 Spektrumvonalak alakja Félértékszélesség Hullámhossz: elemre, molekulára jellemző Intenzitás: sűrűség, hőmérséklet,... Hullámhossz-eltolódás: sugárzók sebessége Vonalalak: hőmérséklet, elektronsűrűség,... Természetes vonalszélesség (az átmenet véges időtartama és az intenzitás exponenciális lecsengése), Lorentz-profil Centrális hullámhossz: 0 = hc E 2 E 1 Ütközési kiszélesedés (gázatomokkal való ütközések következtében), Lorentz-profil 2 Doppler kiszélesedés (a sugárzó atomok mozgása miatt), Gauss-profil 1 Mérés esetén: + a műszer vonalalakja (átviteli függvénye) Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 35

36 Rotációs szerkezet: nitrogén gázkisülés Hőmérsékletmérés a rotációs spektrum segítségével: alapja a rotációs szintek közötti lokális egyensúly (a kis energiatávolság miatt) N J = const. exp BJ (J + 1)hc kt rot Boltzmann-eloszlás: Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 36

37 Lézerspektroszkópia (a) Abszorpciós spektroszkópia (b) Lézer-indukált fluoreszcencia Lézer Plazma D Lézer Elektródák D 2 2 λ 1 1 λ 1 λ λ 2 Nagy térbeli feloldás Nagy érzékenység Abszolút számsűrűség meghatározása kalibrációt igényel Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 37

38 Lézerspektroszkópia Optogalvanikus spektroszkópia alapja: a besugárzás megváltoztatja az atomok/ ionok egyes szintjei közötti átmenetek erősségét, és ezzel perturbálja a plazma elektromos vezetőképességét Optogalvanikus spektroszkópia Lézer λ I(λ) Árammérő Tápegység Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 38

39 Számonkérés pontjai Elektromos szondák plazma-felület határréteg: Böhm-sebesség, plazmapotenciál, falpotenciál, lebegő potenciál Langmuir-szondák típusai, szonda-karakterisztika elektron-hőmérséklet, elektronsűrűség, elektronenergia-eloszlás mérés elve Plazma-spektroszkópia az atom- és molekulaspektrumok eredete elektronátmenetek, vibrációs és rotációs spektrumok emissziós és abszorpciós spektroszkópia lézeres módszerek (optogalvanikus, abszorpciós, lézer-indukált fluoreszcencia spektroszkópia elve) Donkó Zoltán: Alacsony hőmérsékletű plazmafizika 39