Actinometría de Mezclas de Plasmas de Baja Energía

González Domínguez, Marcos Crescencio

Actinometría de Mezclas de Plasmas de Baja Energía

González Domínguez, Marcos Crescencio

URI: http://hdl.handle.net/20.500.11799/80050

Fecha: 2017-03-15

Resumen:

A lo largo de las últimas décadas, las descargas luminiscentes han despertado un gran interés tanto en la comunidad científica como en la industria, debido a sus amplias aplicaciones en campos como la ciencia de materiales, industria textil y clínica o la síntesis de nuevos materiales. En particular las descargas luminiscentes se caracterizan debido a la flexibilidad y su gran reproducción en la práctica; esto permite trabajar con este tipo de descargas de forma estable en una gran variedad de condiciones experimentales en términos de la presión, voltaje y composición del gas, sumado a su bajo consumo energético y la posibilidad de trabajar a presiones atmosféricas lo convierte en un buen candidato para su uso en aplicaciones prácticas. Buena parte de las aplicaciones de los plasmas tienen como elemento común el empleo de mezclas de gases, la mayoría de estudios teóricos y experimentales ha tenido a considerar el caso de plasmas formados por un solo gas por cuestiones de simplicidad, sin embargo, la complejidad del estudio de las descargas compuestas por dos o más gases aumenta sustancialmente cuando estas contienen gases moleculares. Este trabajo se centra en el estudio experimental y teórico de las descargas luminiscentes generadas en una mezcla de plasma de Nitrógeno y Argón, utilizando los métodos de OES además de la Actinometría para la determinación la fracción de disociación presente en el plasma, obteniendo además su densidad y temperatura electrónica.

Descripción:

Se observó la dependencia del Argón en la generación del plasma mezclado con Nitrógeno y se estudió la ocurrencia de los estados electrónicos en la generación de la especie activa del Nitrógeno. Se determinó que cuando aumenta la presencia de Ar en la mezcla existe un aumento en la ocurrencia del estado excitado N2 (𝐶3Π𝑢) en comparación con el estado radiactivo N2+ (𝐵2Σ𝑢+). El aumento de Ar dentro del sistema causa variaciones en la temperatura electrónica y la densidad, resultado de la competencia entre los átomos de Ar y las moléculas de N2 por la energía del electrón para la excitación y la ionización por colisión con estos electrones. Esta competencia se observa en los espectros emitidos por la descarga, mostrando una fuerte reducción de las emisiones debidas a la especie de Ar al mismo tiempo que aparece la banda molecular de Nitrógeno respecto a la concentración de Argón en el plasma. Existe una importante contribución de las reacciones de transferencia de carga y la excitación de Penning que afectan a las poblaciones de iones, átomos y moléculas en el estado metaestable. La fracción de disociación se evalúa mediante actinometría. La notable eficiencia de las reacciones de transferencia de carga entre los iones Ar y las moléculas N2 en el estado fundamental, dando lugar al estado excitado de las moléculas N2 que pueden participar en reacciones de recombinación disociativa y conducir a la formación de átomos N2 en el estado metaestable.

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