Exp. metody a spec. praktikum A 2
Závislost tloušt'ky stěnové vrstvy a elektrických parametrů vf
kapacitně vázaného výboje
1 Doutnavý výboj
Vysokofrekvenční doutnavé výboje tvoří jednu ze základních metod výroby a úpravy nových materiálů.
Jedná se především o nanášení tenkých vrstev různých chemických a fyzikálních vlastností, leptání,
odprašování či opracování. Cílem je získání vhodných vlastností povrchů, jež mají své uplatnění v
různých oblastech průmyslu. Doutnavý výboj je speciálním případem plazmatu. Plazma je částečně
nebo úplně ionizovaný plyn, který je charakterizován vnější nábojovou neutralitou a je tedy kvazine-
utrální. Platí pro něj tedy podmínka:
ne  ni (1)
kde ne je koncentrace elektronů a ni je koncentrace iontů. Navíc musí splňovat tyto tři další podmínky
[1]:
ˇ lineární rozměry plazmatu l musí být podstatně větší než Debyeova délka De (l  De), kde
De =
0kTe
e2ne
, (2)
kde e je elementární náboj, 0 permitivita vakua, k Boltzmannova konstanta, Te teplota elek-
tronů.
ˇ množství elektronů v kouli s poloměrem De musí být podstatně větší než 1
4
3
3
De  ne  1 (3)
ˇ plazmová frekvence elektronů
- =
e2ne
0me
, (4)
kde me je hmotnost elektronu, musí být větší než srážková frekvence s neutrálními částicemi e:
- > e. (5)
Obdobně pro plazmovou frekvenci iontů
+ =
q2ni
0mi
, (6)
kde mi je hmotnost iontu a q je náboj iontu.
Vlastností doutnavého výboje je
ˇ nízký stupeň ionizace
 =
ne
n0
=
ni
n0
, (7)
kde n0 je koncentrace neutrálního plynu.
ˇ neizotermičnost
Stupeň ionizace doutnavého výboje je 10-5
­10-3
. To znamená, že je plazma doutnavého výboje
složeno převážně z neutrálních částic. Teplota těchto částic a teplota iontů je srovnatelná s laboratorní
teplotou. Naproti tomu teplota elektronů je řádově mnohem vyšší a dosahuje 103
­105
K. Díky těmto
teplotním rozdílům je plazma doutnavého výboje výrazně neizotermické.
1
1.1 Modely kapacitního vf doutnavého výboje
V zásadě rozlišujeme dva typy vysokofrekvečního (vf) nízkotlakého doutnavého výboje: kapacitně
a induktivně vázaný výboj. U kapacitně vázaného výboje je vysokofrekvenční výkon vyvázán do
plazmatu přes kapacitní stěnovou vrstvu náboje. Úplný model takovéhoto výboje není možný, a proto
je třeba využívat celou řadu aproximací [2]:
1. Ionty jsou ovlivňovány pouze časovými středními hodnotami přítomných potenciálů. To zna-
mená, že plazmová frekvence iontů + = e2ni/0mi musí splnit podmínku
2
+  2
, (8)
kde  je frekvence přítomného vnějšího pole.
2. Elektrony reagují na okamžité hodnoty potenciálů a udržují vysokofrekvenční proud výbojem.
Plazmová frekvence iontů - = e2ne/0me musí tedy splňovat podmínku
2
-  2
1 +
m

1/2
, (9)
kde m je srážková frekvence pro přenos hybnosti pružných srážek mezi elektrony a neutrálními
částicemi.
3. Koncentrace elektronů je v oblasti stěnové vrstvy nulová. Tuto podmínku lze splnit za předpokladu,
že De  s a kTe  e V , kde s a V jsou časové střední hodnoty tloušt'ky stěnové vrstvy a po-
tenciálového spádu ve vrstvě
4. Plazma je homogenní ve směru rovnoběžném s elektrodami, tedy l 

Ael, kde l je vzdálenost
mezi elektrodami a Ael jsou plochy elektrod.
Na základě těchto aproximací lze vytvořit dva nejjednodušší modely vysokofrekvenčních (vf) kapacitně
vázaných výbojů [2]:
ˇ homogenní model - ni je konstantní, ne = ni v oblasti plazmatu a ne = 0 v oblasti oscilujících
stěnových vrstev. Plazma nahrazujeme lineárními prvky - paralelně uspořádaný kondenzátor s
cívkou a odporem. Posuvný proud tekoucí skrze kapacitu je mnohem menší než proud vodi-
vostní, napětí na sloupci plazmatu je lineární funkcí vf proudu a nedochází ke generaci vyšších
harmonických frekvencí. Na rozdíl od sloupce plazmatu je proud tekoucí dvěma stěnovými vrst-
vami téměř výhradně proud posuvný. Ačkoliv stěnová vrstva je sama o sobě nelineární, součet
napětí na obou stěnových vrstvách je v aproximaci homogenního modelu opět lineární funkcí vf
proudu.
ˇ nehomogenní (realističtější) model [3] - připouští nehomogenitu plazmatu i stěnových vrs-
tev ve směru kolmém na elektrody. Zatímco nehomogenita plazmatu nemá podstatný vliv na
závěry homogenního modelu, nehomogenita ve stěnové vrstvě (pokles ni) zásadně ovlivňuje mo-
del výboje. Kombinace kapacit obou stěnových vrstev již není konstantní a dává vznik vyšším
harmonickým frekvencím napětí.
Možnosti popisu plazmatu pomocí těchto modelů jsou ovšem stále velmi zjednoduššené.
2 Stěnová vrstva náboje
Kvazineutrální plazma (1), není na povrch zemněné stěny navázáno přímo, ale přes kladně nabitou
stěnovou vrstvu o tloušt'ce s. Ta vzniká v důsledku různých tepelných rychlostí elektronů kTe/me
a iontů kTi/mi. Tepelná rychlost elektronů je až 100 krát větší než tepelná rychlost iontů, protože
me  mi a Te  Ti. Jestliže je kvazineutrální plazma umístěno mezi dvě zemněné elektrody (stěny),
vzdálené l, pak se velmi rychlé elektrony ztratí v těchto stěnách (náboj je odveden). Výsledkem je velmi
rychle nerovnováha nábojové hustoty poblíž stěny  = e(ni - ne)  0. Protože je potenciál úměrný
hustotě náboje ((x)  ), má průběh naznačený na obrázku 1. V oblasti kvazineutrálního plazmatu
je potenciál roven plazmového potenciálu Vpl. Na hranici vrstvy začne potenciál velmi prudce klesat
směrem k zeměnným elektrodám až na nulový potenciál. V případě elektrod na jiném potenciálu
2
F
Vpl
x
s
plasma
E E
Obrázek 1: Průběh elektrického potenciálů mezi dvěmi zemněnými elektrodami.
pouze na tento potenciál. Oblast stěnové vrstvy se tak v důsledku vzniklého potenciálového rozdílů
stává potenciálovou bariérou pro elektrony (jsou odpuzovány silou -eE) a naopak potenciálovým
spádem pro ionty (ty jsou urychlovány silou qE). Tento výklad platí v elektropozitivním plazmatu (v
plazmatu bez záporných iontů). V plazmatu se zápornými ionty je problematika složitější.
2.1 Vznik stěnové vrstvy
Struktura stěnové vrstvy, která vzniká při splnění e V  kTe, je patrná na obrázku 2. Ionty procházejí
hranicí vrstvy v x = 0 a jsou urychleny ve vrstvě a do elektrody vráží v x = sm. Ionty splňují zákony
zachování:
ni(x)ui(x) = nsuB = ji/e, (10)
1
2
miu2
i =
1
2
miu2
B - e (11)
kde ns = ni = ne na okraji stěnové vrstvy,  je časová střední hodnota potenciálu ve vrstvě, ni(x)ui(x)
je tok iontů ve vrstvě a
uB =
kTe
mi
(12)
je Bohmova rychlost iontů. S rostoucím x roste i rychlost ui(x) a klesá naopak ni(x) v důsledku (10),
jak je to patrné právě na obrázku 2. Poissonova rovnice pro časově proměnné elektrické pole E(x, t)
v oblasti stěnové vrstvy:
E
x
=
e
0
ni(x) s(t) < x (13)
E
x
= 0 s(t) > x (14)
při středování přes periodu dostáváme
d E
dx
=
e
0
(ni(x) - ne(x)) (15)
Child-Langmuirův zákon. Integrací (15) získáváme [2] Child-Langmuirův zákon pro bezsrážkovou
stěnou vrstvu ve tvaru
ji = ensuB = Ki0
2e
mi
1/2 V 3/2
s2
m
, (16)
kde Ki  0, 82.
3
plasma elektroda
s( )t
ni
ne
ne
sm x0
n
n = ne i stnová
vrstva
Obrázek 2: Průběh koncentrace elektronů a iontů na okraji a v oblasti stěnové vrstvy.
Srážková stěnová vrstva. V případě, že i  sm, kde i je volná dráha iontů, nelze již vrstvu
považovat za bezsrážkovou. Za předpokladu i konstantní získáváme [2], [4]:
ji = ensuB = 1, 680
2e
mi
1/2 V 3/2

1/2
i
s
5/2
m
, (17)
Pro zjednoduššení budeme dále na stěnovou vrstvu nahlížet jako stejnosměrnou a u všech veličin
uvedených v následujícím textu se bude jednat o časové střední hodnoty. V tomto případě získáváme
pro tok iontů stěnovou vrstvou toto řešení:
ji =
4
9
0
2e
mi
1/2
Vs
3/2
sm
2
(18)
Vložením ji z rovnice (10) dostáváme pro tloušt'ku stěnové vrstvy [2] aj.:
sm =
27/4
3
eVs
kTe
3/4
De (19)
Tloušt'ka vrstvy je úměrná De a zmenšuje se čím více platí podmínka e Vs  kTe.
3 Asymetrie výboje
Pokud je vysokofrekvenční výboj buzen mezi dvěmi elektrodami o různé ploše, říkáme, že je výboj
asymetrický. K tomuto jevu dochází ve vysokofrekvenčních vakuových reaktorech často, protože i
stěny reaktoru jsou přirozeně zemněny a tvoří tak zemněnou elektrodu. V následujících odstavcích je
vysvětleno co tyto jevy mají za důsledek.
3.1 Asymetrické kapacitní výboje
Většina kapacitních výbojů je asymetrických. Často se totiž stává, že reaktor, jenž je zemněný tvoří
svou plochou část zemněnné elektrody. Potenciálový rozdíl mezi potenciálem plazmatu a buzenou
elektrodu je větší než mezi potenciálem plazmatu a zeměnou elektrodou. Tento úbytek napětí je velmi
dobře patrný z obrázku 3. Na obrázku je také patrné, že střední časová hodnota potenciálového spádu
ve vrstvě u zemněné elektrody je přibližně rovna plazmovému potenciálu Vpl
Vb  Vpl. (20)
Naopak u vysokofrekvenční elektrody platí
Va  Vpl + |Vbias|. (21)
4
0
Vb
Vpl
Va
Vbias
Obrázek 3: Průběh potenciálů mezi zemněnou a vysokofrekvenční elektrodou v asymetrickém výboji.
Vb
Va
CB
Vrf
plasma
vrstva b
vrstva a
Vbias
Ca
Cb
Obrázek 4: Model kapacitního děliče napětí v asymetrickém výboji.
5
kde
Vbias = -( Va - Vb), (22)
je v stejnosměrné předpětí. Jeho vznik je zřejmý z obrázku 4. Na tomto obrázku modelujeme stěnové
vrstvy náboje kapacitami Ca a Cb [2], [6], [5]. Ty jsou u každé z elektrod různě velké v důsledku různě
velkých ploch elektrod a tedy i ploch stěnových vrstevMějme libovolné elektrody a a b, umístěné
paralelně vůči sobě, o plochách Aa a Ab na nichž jsou úbytky napětí Va a Vb. Amplituda hustoty
proudu iontů procházející stěnovou vrstvou s úbytkem potenciálu Vi (i=a,b) a tloušt'ce si(x), je úměrná
intenzitě přítomného pole:
jirf (x) 
Vi
si(x)
(23)
Uplatněním bezsrážkové formy (pro nízké tlaky) Child-Langmuirova zákona (16) navíc dostáváme:
ni(x) 
V
3/2
i
s2
i (x)
(24)
Amplituda vysokofrekvenčního proudu tekoucího stěnou vrstvou náboje o ploše odpovídající ploše
elektrody Ai:
Iirf =
Ai
jirf (x)dAi (25)
Vyjádřením si(x) z (24) a dosazením do (23) a posléze do (25) dostáváme
Iirf  V
1/4
i
Ai
n
1/2
i (x)dAi. (26)
V našem modelu nepředpokládáme ztráty proudu v plazmatu a proto platí Iarf = Ibrf :
Va
Vb
= Ab
n
1/2
b (x)dAb
Aa
n
1/2
a (x)dAa
4
. (27)
Při zjednodušení na = nb (homogenní model plazmatu) nezávislé na x nacházíme pro poměr úbytku
napětí na stěnových vrstvách asymetrikého výboje pasym.:
pasym. =
Va
Vb
=
Ab
Aa
4
. (28)
Tento poměr v důsledku toho, že není dokonale splněn bezsážkový Child-Langmuirův zákon (16), v
běžné experimentální praxi nenacházíme a skutečný poměr odpovídá častěji vztahu [2]:
pasym. =
Va
Vb

Ab
Aa
q
= pA
q
, (29)
kde q = 2, 5 pro homogenní model srážkové stěnové vrstvy s konstantní volnou dráhou iontů. Dle
[2, 7] lze pro nehomogenní sférický bezrážkový model získat q = 3, 42 a v případě uvažování srážek
q = 2, 21.
3.2 Efekt asymetričnosti kapacitního výboje.
Na základě vztahů (28), (20) a (21) lze odhadnout poměr ploch zemněné a buzené elektrody, Aa a Ab
pokud víme, jaký model plazmového výboje a stěnové vrstvy nejlépe vyhovuje experimentu. Hodnota
Vpl byla již změřena Langmuirovou sondou (viz úloha:Studium vf kapacitně vázaného výboje pomocí
Langmuirovy sondy), hodnotu |Vbias| bude změřena pomocí osciloskopu.
Jako zemněné elektrody se můžou projevit také jiné zemněné plochy reaktoru: límec okolo buzené
elektrody (plocha Al), plocha ústí zemněného spektrometru (Asp) a malou měrou možná samotná plo-
cha reaktoru. Plocha vf a zemněné elektrody o poloměru 4 cm2
je Ael = 50, 27 cm2
. Plocha zemněného
límce obklopujícího vf elektrodu (vnější poloměr 9,8 cm, vnitřní poloměr 8,2 cm) je Al = 22, 6 cm2
stejně jako plocha ústí spektrometru Asp = 30 cm2
. Posud'te sami vliv těchto ploch na výsledky
měření.
6
4 Experimentální uspořádání
Měření budeme provádět v nízkotlakém kapacitně vázaném plazmatu v reaktoru buzeném vysoko-
frekvenčním generátorem.
5 Aparatura
Schéma aparatury je na obrázku 5. Aparaturu lze rozdělit na 3 významné části
ˇ Vakuová část
ˇ Vysokofrekvenční elektrický obvod
ˇ Diagnostické přístroje
5.1 Vakuová část
Vakuová část aparatury se skládá s přívodu plynů, kulového reaktoru z nerezové oceli a čerpacího
systému soustavy.
Přívod plynů a regulace jejich průtoků. Jednotlivé plyny jsou do reaktoru napouštěny z vyso-
kotlakých plynových bomb, označených Ar, N2, O2 a H2 přes redukční ventily a elektronické regulátory
průtoku plynu firmy Schaffer a další ventily pro jednotlivé plyny až k hlavnímu ventilu plynů, jenž je
umístěn nad buzenou elektrodu. Tou jsou plyny vpouštěny do reaktoru skrze vnitřní trubici v elektrodě
a otvory v ní.
Reaktor. Reaktor kulového tvaru z nerezové oceli s vnitřním poloměrem 250 mm je využíván k
vytváření plazmatu mezi horní buzenou elektrodou a dolní zemněnou o průměrech 80 mm.Horní
elektroda je obemknuta uzemněným stínícím prstencem s vnějším průměrem 100 mm, který zabraňuje
rozšiřování výboje nad elektrodu. Obě elektrody jsou pohyblivé ve svislém směru, což je na obrázku
5 naznačeno červenou a žlutou čárkovanou šipkou. Standartně byly elektrody používány při vzájemné
vzdálenosti 56 mm. Tlak v reaktoru je měřen třemi manometry, pracujícími v různých rozsazích:
ˇ Kapacitronem firmy Leybold-Heraus s rozsahem od 0,01 Pa do 13,3 Pa
ˇ Penningovým manometrem firmy Balzers pracující v rozsahu od 10-7
Pa do 10-1
Pa
ˇ Baratron MKS Instruments pracující v rozsahu 10-4
- 5 Pa
Čerpací systém aparatury. Reaktor je čerpán pomocí systému vývěv a ventilů, který je napojen
na reaktor pomocí vakuového vedení kruhového průřezu o vnitřním průměru 153 mm (příruba DN
160 ISO) pod spodní zemněnou elektrodou. Základem čerpacího systému je turbomolekulární vývěva
firmy Pfeiffer-Vakuum typ TPH 450H. Čerpací rychlost vývěvy udávaná výrobcem je 450 l/s. Tato
vývěva je předčerpávána membránovou vývěvou firmy Pfeiffer-Vakuum. Minimální čerpací rychlost
membránové vývěvy je 1,8 m3
/h při 10 mbar. Mezi čerpací soustavu a reaktor je umístěn lamelový
ventil firmy MKS, který slouží k omezení čerpací rychlosti. Kromě toho je zde i deskový ventil firmy
VAT, jenž umožňuje úplné oddělení čerpací soustavy od reaktoru (na obrázku vlevo dole). Pro ješte
větší snižení čerpací rychlosti turbomolekulární vývěvy je možné tento deskový ventil uzavřít a reaktor
čerpat odbočkou - vakuovým vedením kruhového průřezu o vnitřním průměru 26,2 mm (příruba DN 25
ISO). Zde je umístěn pravoúhlý ventil těsněný vlnovcem (VAT) (na obrázku vpravo dole) a motýlkový
ventil firmy MKS, kterým je možno jemně regulovat odčerpávání plynu z reaktoru (na obrázku vpravo
nahoře - ozn. M).
7
d
M
LC
CB
Ar
N2
O2
G
LS
BE
KO
ZE
PC
OP1
OP2
O
PPM
Obrázek 5: Schéma aparatury: CB - blokující kondenzátor, O - osciloskop, LC - LC člen, G - generátor,
LS - Langmuirova sonda, PPM - hmotový a energiový spektrometr, KO - křemenné okénko, BE -
buzená elektroda, ZE - zeměnná elektroda, PC - polykarbonát, OP1 - 1. osobní počítač, OP2 - 2.
osobní počítač.
8
5.2 Vysokofrekvenční elektrický obvod
Pro napájení elektrod je používán vysokofrekvenční generátor o frekvenci 13,56 MHz s maximálním
výkonem 50 W. Generátor má padesáti ohmový asymetrický výstup. Proto je pro nejúčinější přenos
výkonu třeba přizpůsobit celou zátěž na 50 . K tomuto účelu se používá přizpůsobovací LC člen, který
se skládá z proměnného kondenzátoru a cívky. Mezi vysokofrekvenčně buzenou elektrodu a generátor
je ještě připojen oddělovací kondenzátor, díky němuž může vznikat na buzené elektrodě asymetrického
výboje stejnosměrné záporné předpětí Vbias. Dodávaný výkon je měřen wattmetrem na generátoru.
Napětí, proud, stejnosměrné předpětí a fázový posuv proudu a napětí je měřeno na zemněnném osci-
loskopu připojeným napět'ovou a proudovou sondou přímo na vakuovou průchodku buzené elektrody.
Součástí reaktoru jsou přístroje k diagnostice plazmatu a neutrálních plynů - spektrometr PPM 421
a vysokofrekvenčně kompenzovaná jendoduchá Langmuirova sonda, jedno pozorovací skleněné okno a
menší křemenné okénko pro optickou diagnostiku.
5.3 Diagnostické přístroje
Jako "diagnostické přístroje" budeme v dnešní praktiku používat osciloskop National Instruments,
zabudovaný v počítači a fotoaparát s CCD detektorem KonicaMinolta A200.
6 Fotoaparát Konica Minolta Dimage A200
Hranice vrstvy se projevuje většinou rozdílem v intezitě vyzařovaného plazmatu. Oblast doutnavého
výboje se projevuje jako zářivější. To je způsobeno tím, že v stěnové vrstvě již není dostatek elektronů
na excitací přítomných částic. Proto budeme změnu tloušt'ky zaznamenávat pomocí fotoaparátu. K
dispozici bude digitální fotoaparát Konica Minolta Dimage A200 s českým manuálem. Zde uvádíme
jen některé podstatné vlastnosti a nastavení přístroje.
Hlavní části přístroje:
ˇ objektiv a jeho krytka
ˇ transfokační kroužek (optický zoom - až 7x)
ˇ zaostřovací kroužek (pro manuální ostření)
ˇ vypínač ON/OFF
ˇ přepínač režimů činností - prohlížení, záznam a záznam videosekvence
ˇ přepínač režimů expozice - automatický záznam, programová expozice, clonová priorita, časová
priorita, manuální expozice a několik speciálních přednastavených programů
ˇ elektronický hledáček - EVF
ˇ otočný zobrazovač LCD
ˇ "Anti-Shake" systémem
ˇ tlačítko pro digitální zoom (až 4x)
ˇ lithium-ionový akumulátor NP-800
ˇ konektor USB, AV výstup
ˇ závit na stativ
ˇ přepínač režimů zaostřování (manuální/automatické)
a několik dalších tlačítek, které se běžně nevyužívají. Přístroj je samozřejmě vybaven CCD detektorem
s rozlišením 3264x2448 zobrazovacích bodů, tedy 8 MPix.
Zapnutí fotoaparátu:
1. Nastavení stativu (provádí cvičící)
9
2. Vložení fotoaparátu do stativu
3. Nastavení přepínače režimů činností na záznam
4. Spuštění fotoaparátu tlačíkem ON/OFF
Nyní lze s fotoaparátem fotit. Důležité ovšem je si předem nastavit kvalitu fotografie, ale také ostření
fotoaparátu.
Volba kvality fotografie je v kartě 1 po stlačení tlačítka MENU (mezi jednotlivými položkami a
kartami lze pohybovat pomocí šipek ovladače). Informace se zobrazují na LCD zobrazovači nebo EVF
hledáčku (přepínat lze pomocí speciálního tlačítka nebo odklopením/přikopením LCD zobrazovače).
Na kartě 1 jsou tyto nastavitelné položky:
ˇ Image size - rozlišení snímku
ˇ Quality - kvalita (typ souboru)
ˇ Spot AE aera - volba oblasti bodového měření
ˇ Flash control - nastavení manuálního/automatického řízení blesku
ˇ AEL button - toggle x hold - nastavení funkce tlačítka AEL
ˇ Reset - obnovení nastavení funkcí režimu Záznam
Na kartě 2:
ˇ Sharpness - ostrost snímku
ˇ Date imprint - přidávání data do snímku (volba on/off)
ˇ Inst. Playback - okamžité prohlížení snímků (volba on/off)
ˇ Full-time AF - nepřetržité automatické zaostřování (volba on/off)
ˇ Direct MF - přímé manuální ostření (volba on/off)
Na kartě 3:
ˇ Memory - uložení nastavení použité ve fotoaparátu
ˇ DSP set - nastavení speciálních programů režimu expozice
ˇ Noise reduction - omezení šumu při dlouhých expozičních časech (volba on/off)
ˇ Noise amp. - automatické zesílení živého obrazu
ˇ Manual exp. - nastavení předvoleb LCD zobrazovače
ˇ Digital zoom - nastavení digitálního zoomu
Přes speciální 4. kartu se lze dostat k dalším nastavením fotoaparátu. Ta jsou pro nás ovšem nepod-
statná.
Nastavení fotoaparátu před snímáním:
1. Vyvážení bílé - stisknutím dolní strany ovladače. Je možno si vybrat automatické vyvážení bílé,
přednastavených 7, popř. vlastní vyvážení bíle s kalibrovanou bílou plochou
2. Nastavení citlivosti ISO (Tlačítko FUNC): Auto, 50, 100, 200, 400 a 800. V našem případě se
budeme snažit použít co nejnižší ISO, protože se při zvyšování ISO zvyšuje šum digitálních
snímků. (dále lze pod tlačítkem FUNC nastavit například korekce kontrastu a sytosti barev)
3. Pomocí transfokačního kroužku (optického zoomu) nastavíme velikost pole (část obrazu), kterou
budeme snímat.
10
4. Pomocí speciálního bočního tlačítka AF/M lze nastavit mód pro manuální zaostřování MF. Při
otáčení zaostřovacím kroužkem lze nastavit (zobrazí se na LCD) přibližnou vzdálenost CCD
snímače od zaostřovaného objektu. Automaticky se aktivuje elektronická lupa, pro posouzení
kvality ostrosti. Oblast zaostření je automaticky zaostřena na střed. Pokud chcete zaostřovat na
okraj budoucí fotografie, můžete zmáčknout potvrzovací tlačítko ovladače (ohraničení prostřední
části pole zmodrá) a pomocí šipek ovladače pak můžete toto ohraničení přesunout libovolně po
fotografované oblasti.
5. Změřit nebo odhadnou skutečnou vzdálenost CCD detektoru od měřeného objektu a upravit
vzdálenost fotoaparátu, popř. se vrátit k předchozímu bodu. Úroveň CCD detektoru je zhruba
v rovině kolmé vůči podložce stativu, procházející osou jíž je propojen foroaparát se stativem.
Poté už je možné fotit. Během focení není třeba mít zapnut systém Anit-shake (viz specialní
tlačítko mezi hledáčkem a zobrazovačem), protože je fotoaparát ve stativu.
7 Úkoly
1. S pomocí osciloskopu proměřte závislost "efektivního" (měřeného) poměru ploch asymetrického
výboje na výkonu dodávaném do výboje pro různé modely výboje. Jako plyn použijte ar-
gon. Zhodnot'te vaše výsledky s hodnotami získanými ze znalosti geometrie reaktoru. Co vše
se nejspíše projevuje jako zemněnná elektroda? Který model při odvozování poměru nejlépe
vyhovuje.?
2. Vyfot'te výboj (elektrodové stěnové vrstvy) při různých tlacích. Zároveň měřte elektrické para-
metry na osciloskopu a při znalosti vzdálenosti (rozměrech) elektrod zhodnot'te platnost vztahu
(19) zvlášt' pro zemněnou a vysokofrekvenční elektrodu. Shodnot'te zda je lepší stejnosměrný
nebo bezsrážkový či srážkový homogenní model.
Reference
[1] Janča J. Přednáška: Úvod do fyziky plazmatu.
[2] Lieberman M. A., Lichtenberg A. J.: Principles of plasma discharges and materials processing,
John Wiley & Sons, Inc., New York 1994.
[3] Lieberman M. A.: Analytical solution for capacitive rf sheath, IEEE transaction on plasma
science, vol. 16, no. 6, 1988.
[4] Lieberman M. A.: Dynamics of collisional capacitive rf discharge, IEEE transaction on plasma
science, vol. 7, no. 2, 1989.
[5] Snijkers R. J. M. M.: The sheath of an RF plasma: measurements and simulations of the ion
energy distribution, PhD. thesis, TU Eindhoven, 1993.
[6] Raizer, Y. P., Shneider M. N., Yatsenko, M. A.: Radio-frequency capacitive discharges, CRC
Press, Boca Raton, 1995.
[7] Lieberman M. A.: Spherical shell model of an asymmetric rf discharge, J. Appl. Phys. 65 (11),
1989.
8 Příloha - ukázky fotografií výboje při různých tlacích
11
Obrázek 6: Obrázek výboje v dusíku při 30 Pa.
Obrázek 7: Obrázek výboje v dusíku při 10 Pa.
12
Obrázek 8: Obrázek výboje v dusíku při 0,3 Pa.
13