Caracterización de un plasma pulsado utilizado para producir recubrimientos de TiN, por medio de espectroscopía óptica de emisión

Abstract

En este trabajo se realiza la caracterización de un plasma pulsado utilizado para la producción de recubrimientos duros de TiN, utilizando técnicas de espectroscopía óptica de emisión. Con el fin de realizar esta caracterización se han calculado la temperatura y la densidad electrónica de dicho plasma. El cálculo de la temperatura electrónica se realiza suponiendo que esta es diferente de la temperatura de excitación de los átomos, esto nos permite modificar el método más convencional, como es la relación entre líneas del mismo elemento y grado de ionización, y por ende evitando la absoluta dependencia del equilibrio termodinámico. Una vez calculada Texc por el método de relación entre líneas, se obtiene la temperatura electrónica utilizando el método de relación línea-continuo para calcular Te. Al realizar ambas mediciones y comparar se observa que ambas tienen valores cercanos a 1 eV., esto significa que para el plasma que se está analizando en este caso se puede considerar el equilibrio termodinámico total. A continuación se calcula la densidad electrónica utilizando el ensanchamiento Stark de las líneas de nitrógeno de longitudes de onda 414.6 nm. y 492.8 nm. Inicialmente es necesario medir el ancho instrumental y esto se realiza capturando el espectro de una luz monocromática, un láser de He-Ne. Luego se determina el ensanchamiento Doppler, que es muy pequeño comparado con el ancho real de la línea. Para medir este ancho real se realiza un ajuste lorentziano a las líneas escogidas y se mide el ancho medio. Utilizando reglas para realizar deconvolución entre señales se calcula el ensanchamiento Stark y luego con las fórmulas y las constantes determinadas H.R. Griem se determina la densidad electrónica que es del orden de 1013 cm-3. Por último se observa el comportamiento de Te y ne con respecto a la presión por medio de gráficos y se comparan los resultados con otros autores. La temperatura varía entre 0.5 y 1 eV y la densidad que se encuentra entre 1013 y 1012 cm-3 para presiones entre 0.5 y 3 mb