Efficiency of the nitriding process in glow discharge plasma

Abstract

The problem of determination of the content of atomic nitrogen in glow discharge plasma in a nitrogen-argon mixture is considered. The discharge in this mixture is widely applied in the technologies of metal`s surfaces modification and the atomic nitrogen is responsible for the efficiency of this technologies. Influence of mixture composition on the rate constant of dissociation of molecular nitrogen, accountable for producing of atomic nitrogen is determined by simulation way, and parameters of plasma – from an experiment, on the basis of measuring by double probes. A function of distribution of electrons on energies was founded by numerically integrating the Boltzmann equation. The last one was written in the binomial approaching for mixture of molecular nitrogen and argon. The differences between proposed and fluid models are briefly discussed.

Розглянуто задачу визначення вмісту атомарного азоту як активної компоненти, відповідальної за ефективність технологій модифікації поверхні металів у плазмі стаціонарного жевріючого розряду низького тиску в суміші азот-аргон, що широко застосовується в цих технологіях. Вплив складу суміші на швидкісну константу дисоціації молекулярного азоту, відповідальну за продукування атомарного азоту, визначено розрахунковим шляхом, а параметри плазми – експериментально, на основі вимірювань подвійними зондами. Функція розподілу електронів по енергіях визначена на основі чисельного інтегрування рівняння Больцмана, записаного в двочленному наближенні для суміші молекулярного азоту і аргону. Коротко аналізуються відмінності обговорюваного підходу та розв’язку задачі в гідродинамічній моделі.

Рассмотрена задача определения содержания атомарного азота как активной компоненты, ответственной за эффективность технологий модификации поверхности металлов в плазме стационарного тлеющего разряда низкого давления в смеси азот-аргон, широко применяемой в этих технологиях. Влияние состава смеси на скоростную константу диссоциации молекулярного азота, ответственной за продуцирование атомарного азота, определено расчетным путем, а параметры плазмы – экспериментально, на основе измерений двойными зондами. Функция распределения электронов по энергиям находилась путем численного интегрирования уравнения Больцмана, записанного в двучленном приближении для смеси молекулярного азота и аргона. Кратко обсуждены различия обсуждаемого подхода с решением задачи в гидродинамической модели.