Caracterización espectroscópica de un plasma de microondas a presión atmosférica en flujo

Abstract

En este trabajo de Tesis nos propusimos como objetivo profundizar en el conocimiento de un plasma de onda de superficie creado mediante un dispositivo surfaguía a presión atmosférica y con un flujo continuo de argón, mostrando este plasmas la peculiaridad, frente a los POS generados con otros dispositivos, de su distribución a un lado y otro de la surfaguía, dando lugar a dos columnas de plasma. Entre estas dos columnas, la diferencia está en que en una de ellas el sentido de propagación de la onda de superficie y el gas es el mismo (columna directa) y en la otra, dichos sentidos, son opuestos (columna inversa). La observación de la variación de la longitud de la columna de plasma con el flujo ha puesto de manifiesto que un aumento del mismo produce siempre una disminución de la longitud de la columna inversa, lo que se debe al efecto de la convección, de forma que la propagación del flujo de potencia de la onda no se ve favorecido por la circulación del flujo en sentido opuesto al de la onda. El acortamiento de la columna directa se inicia cuando el régimen de circulación del gas entra en un estado transitorio entre laminar y turbulento, hasta que a flujos superiores a 9.00 L/min el régimen pasa a ser totalmente turbulento manteniéndose constante la longitud de la columna directa. Se ha obtenido una relación que permite conocer la longitud que adquirirá una descarga para un valor dado de potencia absorbida. Dicha relación toma la forma l = B Pabst en donde la constante "B"depende del flujo y del sentido de éste respecto del de la onda de superficie. Sin embargo el exponente "t" es independiente del valor del flujo y de su sentido. Los perfiles axiales de los parámetros característicos del plasma han mostrado que la temperatura de excitación, la temperatura del gas y la densidad electrónica poseen un perfil simétrico respecto del gap de la surfaguía para un flujo de 0.25 L/min, lo que no ocurre para un flujo de 1.00 L/min ya que en este caso los valores son inferiores respecto del flujo 0.25 L/min a lo largo de toda la columna de plasma. En cuanto a las densidades de población, para el estado fundamental, la población de éste en ambas columnas es superior para el flujo de 1.00 L/min, lo que está de acuerdo con el valor de Tg encontrado. En el caso de las poblaciones de los estados excitados, los perfiles axiales dependen de la energía de excitación del nivel. Así, para los niveles superiores 5p-4s y nd-4p, las poblaciones toman el mismo valor independientemente del flujo, pero en la columna inversa, la población es más elevada para 1.00 L/min que para 0.25 L/min. Se ha calculado, por primera vez y de forma experimental, la densidad lineal de potencia (L) obteniendo una función matemática que permite calcular el perfil de L con z a lo largo de una columna de plasma con sólo conocer los valores de la potencia absorbida por el plasma y de la longitud de éste.