В передовых исследованиях на стыке синтеза наноматериалов и плазменных технологий пылевая плазма — сложная плазменная система, содержащая микро- и наночастицы, — продемонстрировала значительный потенциал в получении функциональных материалов, преобразовании энергии и оптоэлектронных материалах. Точный мониторинг условий плазмы в режиме реального времени и контроль синтеза наночастиц стали ключевыми задачами как для научного, так и для промышленного сообщества.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports (издание Nature Portfolio), исследователи успешно использовали волоконно-оптический спектрометр Optosky ATP2000 для мониторинга температуры электронов и спектрального анализа в процессе синтеза углеродных наночастиц в плазме постоянного тока тлеющего разряда, что обеспечило важную поддержку данных для контролируемого синтеза наноматериалов.
Основные выводы обзора исследований
1. Мониторинг температуры электронов в режиме реального времени
В исследовании для сбора спектров эмиссии плазмы использовался спектрометр ATP2000. Анализируя соотношения интенсивностей спектральных линий, исследователи оценили временную эволюцию электронной температуры. Прибор располагался перпендикулярно разрядной трубке и фокусировался на области положительного столба постоянного тока тлеющего разряда. Результаты показали, что электронная температура достигала своего максимального значения (1,3 эВ) на начальной фазе и постепенно снижалась по мере образования и роста наночастиц. Этот процесс тесно коррелировал с изменением размера и концентрации частиц.
2. Преимущества бесконтактной диагностики
По сравнению с традиционными методами зондирования, подход оптической эмиссионной спектроскопии (ОЭС), представленный прибором ATP2000, предлагает уникальные неинвазивные и беспроблемные преимущества, позволяя избежать искажения сигнала, вызванного осаждением частиц на поверхности зонда, и обеспечивая точность и надежность данных.
3. Многопараметрический корреляционный анализ
Сочетая измерения затухания лазерного излучения со спектральными данными ATP2000, исследовательская группа систематически проанализировала динамические взаимосвязи между размером частиц, концентрацией и электронной температурой, выявив весь процесс эволюции наночастиц от нуклеации и коагуляции до роста на поверхности.
Преимущества применения ATP2000
-
Широкий спектральный диапазон: охватывает длины волн от видимого до ближнего инфракрасного спектра, точно регистрируя характерные спектральные линии в плазме Ar/C₂H₂.
-
Высокое временное разрешение: обеспечивает быструю выборку для адаптации к кратковременным изменениям параметров плазмы.
-
Портативность и простота использования: модульная конструкция облегчает интеграцию в различные экспериментальные установки для исследования плазмы.
-
Высокая совместимость: обеспечивает полную поддержку программного обеспечения и SDK для вторичной разработки и интеграции с такими платформами, как LabVIEW, что позволяет автоматизировать обработку и анализ данных.
Заключение и перспективы
Данное исследование не только углубляет понимание механизмов образования наночастиц в пылевой плазме, но и демонстрирует мощный потенциал применения спектрометра ATP2000 в диагностике плазмы и процессах синтеза материалов. Будь то фундаментальные лабораторные исследования или промышленное производство наноматериалов, ATP2000 предоставляет исследователям надежные и эффективные спектральные решения.
Ссылка
-
Онгайбергенов, З., Оразбаев, С., Габдуллин, М. и др. Диагностика и характеристика наночастиц в плазме тлеющего разряда пыли. Sci Rep 15, 37530 (2025).
Спектрометры серии Optosky ATP2000
Серия ATP2000 представляет собой высокопроизводительные волоконно-оптические спектрометры компании Optosky, отличающиеся высокой чувствительностью, широким спектральным диапазоном и превосходной стабильностью. Они широко используются в диагностике плазмы, мониторинге окружающей среды, биомедицинских приложениях и анализе материалов. Мы стремимся предоставлять профессиональные инструменты для спектральных измерений и системные решения для научных исследований и промышленных пользователей.