gt7_plasmei

8/3/2019 GT7_plasmei

1/110

1/110

III.7. FIZICA PLASMEIPlasma, cunscut i ca a patra stare e agregare a materiei este alctuit in electrni i ini liberi,ftni i particule neutre care, macrscpic, se prezint ca un sistem neutru din punct de vedere

electric, cu prprieti eterminate e interaciunile electrmagnetice att dintre particulelecomponente ct i intre acestea i cmpurile electrmagentice exteriare. nafara materiei

ntunecate (Dark matter) plasma reprezint frma sub care se gsete cea mai mare parte a materieidin universul cunoscut. Materia stelar este n ttalitate n stare e plasm iar echilibrul eclgic alPmntului este asigurat i e prezena plasmei in insfer i in centurile van Allen. Din acestpunct e veere cunaterea prprietilr plasmei reprezint cntribuie funamental lacunaterea lumii materiale in care facem parte.

Dmeniul fizicii plasmei este prin excelen interisciplinar i are un ptenial aplicativexcepinal. Exemplul eificatr este plasma e interes termnuclear care pate feri sluia iealpentru producerea necesarului de energie prin: i) sigurana n explatare a centralelortermonucleare de producere a energie electrice, ii) poluarea neglijabil a mediului i iii) reserve

practic nelimitate de cmbustibil primar (hyrgen i iztpii sai). tiina i tehnologia actual seafl n faa celui mai mare proiect de colaborare internainal, care reunete cele mai ezvltatestate ale lumii si care are drept scop realizarea sistemelor de producere a energiei electrice dinenergia nuclear prin cntrlul reaciilr e fuziune a nucleelr iztpilr hirgenului (proiectulITER). Plasma in sistemele e interes termnuclear sunt cunscute i ca plasme fierbini sauplasme e temperatur mare earece reaciile e fuziune a nucleelor cer energii cinetice mari (deordinal a 104 eV) a ionilor izotopilor de hidrogen. Din cauza temperaturilor mari aceste plasme potfiina n regiuni spaiale limitate numai atrit unr cnfiguraii speciale e cmpuri e fr.Astfel, n cazul crpurilr csmice (stele) cnfinarea plasmei este asigurat e frele gravitainale.

n cazul plasmei e labratr cnfinarea pate fi realizat, fie inerial (fuziunea laser), fie cu ajutrulcmpurilr magnetice (cnfinare magnetic). O form acesibil a plasmei e temperatur relativ

riicat cnstituie plasma arcului electric. Aceast stare e plasm a arcului electric a nceput s fieutilizat cu mult timp n urm prin realizarea primelr sisteme e suare, respectiv tiere a materialelor metalice.

Astzi starea e plasm se aflla baza celr mai merne tehnlgii utilizate n electrnic imicrelectrnic, n sinteza de materiale noi cu structuri controlabile la scar nanmetric, ntratamente pentru binerea unr prprieti speciale de biocompatiblitate, funcinalizare saudurificare a suprafeelr. Plasma pe de o parte constituie mediul activ din laserii de mare putere iarpe e alt partepate fi generat la interacia raiaiei laser e mare energie cu substana aflat niferite stri e agregare. Tt starea e plasm cnstituie mediul activ din sursele de iluminat curanament mare e transfrmare a energiei electrice n energie luminas. Mnitarele actuale eafiare a infrmaiei pe ecrane esuprafa mare flsesc plasma ca principal element activ (plasma

display i televizare cu plasm). Dispozitivele cu plasm sunt flsite n sistemele merne edepoluare a apelor reziduale sau n filtrele active de purificare a aerului. Aa numitele tehnlgiiuscate de sterilizare a echipamentelr i ustensilelr chirurgicale precum i sterilizarea unrsuprafee de ntindere mare i neregulate au ca mediu activ plasma. n toate aceste sisteme seflsete un alt tip e plasm cunscut ca plasma e temperatur jas. Proprietateafunamental a plasmei e temperatur jas este aceea c speciile grele ini, atmi sau mlecule,aflate n cmpnena plasmei, au energii cinetice mici care crespun unei temperaturi aansamblului e particule cmparabil cu temperatura meiului ambiant. Pe e alt parte, electroniiplasmei e temperatur jas alctuiesc ppulaie statistic a crei temperatura rmne riicat,temperatura electrnic fiin cu cteva rine e mrime mai mare dect temperatura ansmbluluiionilor sau particulelor neutre. O astfel e plasm e temperatur jsa este plam neizterm. n

prezent, la scar mnial, tate aceste aplicaii tehnlgice ale sistemelor care folosesc plasma de


2/110

2/110

temperatur jas asigur prucie inustriala crei sum e afaceri epete zece trilioane dedolari pe an.

n Romnia studiul gazelr inizate, respectiv a plasmei se bucur e traie recunscutinternainal existn aevrate cli n meniu n u centre universitare, Bucureti i Iai.

Aceste cli au fst fondate e E. Bru, I.I.Ppescu i G. Musa la Bucureti i Th. Inescu, C. Mihuli M. Sanulviciu la Iai. Dar, cercetri n meniul plasmei au fst efectuate i se realizeaz nprezent i n Universitile in Cluj, Timiara, Cnstana, Craiva i Braov. Sunt cunoscuteinternainal cntribuiile ause e fizicienii rmni n stuiul stabilitii plasmei i a fenmenlr etransport n plasmele magnetizate din instalaiile e fuziune termnuclear. Rezultate ntabile aufst binute e fizicienii rmni n dezvoltarea tehnologiilor de iono-nitrurare i e acpere, ncadrul proiectului EURATOM a componentelor folosite la JET, cu materiale de interes n fuziuneanuclear (woflram, beriliu i/sau carbon).

Cntribuii imprtante au fst ause de fizicienii romni la dezvoltarea studiilor privindcaracterizarea escrcrilr magnetrn pulsat i la caracterizarea i utilizarea plasmeiescrcrilrla presiune atmsferic. Sunt e asemenea cunscute i intrate n fluxul principal e cunatere

cntribuiileause e cercettrii rmni n iagnza iferitelr tipuri e plasme i n ezvltarea etehnici ni e iagnz. Ca recunatere a clii rmneti e fizic, recent au fst fcui paiecisivi spre realizarea n ara nastr a laserilor de putere foarte mare n cadrul unui programeurpen e susinere a meniilr priritare e cercetare tiinific. O parte imprtant a acestuipriect vizeaz i stuiul plasmei generate la interacia raiaiei laser e farte mare intensitate cuinte solide sau de alt gen.

Activitatea esfurat e specialitii rmni n meniul fizicii plasmei a fst preceat elucrrile realizate n fizica escrcrilr n gaze aa nct, se pate aprecia c exist experien cese ntinde pe aproape un secol n studiul acestei stri e agregare a metriei. n tat acest periaau fst stabilite clabrri remarcabile cu cercettri i instituii e specialitate in ntreaga lumeclile rmneti e fizica escrcrilr n gaze i a plasmei fiin recunscute prin cntribuiile ause

n stuiul i cuntarea prceselr ementare in plasm, a stuiului stabilitii plasmei i afenmenelr nulatrii, respectiv al instablitilr plasmelor produse n laborator, n dezvoltareae mete e iagnz a plasmei i n ezvltatea iferitelr aplicaii practice ale materiei n staree plasm.

O analiz a precuprilr i realizrilr cercettrilr rmni n meniul fizicii plasmei i evaluare a ptenialului acestui meniu n contextul ecnmic i tiinific actual i al perspectivelorsale pe termen scurt i meiu ne cnuce la stabilirea urmtarelr cinci teme prioritare:1. Plasme produse prin descrcri electrice n gaze la presiune joas i aplicaiile lor.2. Plasme produse prin descarcari electrice n gaze la presiuni mari, inclusiv presiune atmosferic.3. Plasma de interes termonuclear.4.Plasme produse n campuri optice intense i ultraintense generate prin focalizarea fasciculelor

laser.5. Fenomene neliniare i procese de autoorganizare n plasm. Extensii a le sistemelor fizice cuproprieti similare plasmei.

In carul fiecrei teme sunt precizate subiecte e interes i sunt precizate att realizrilebinute cu precere n ultimii zece ani, ct i ptenialul uman i material n fiecare irecie estudiu, al clabrrilr nainale i internainale. Este realizat analiz swt al meniului urmate prezentarea unei strategii pe termen meiu i scurt. Respectiv al unr recmanri finale.

nainte e a trece la ezvltrea prezentarilr specifice fiecrei tematici se impune

urmtarea precizare. n majritatea instituiilr i labratarelr in ar persnalul angajat n

activitile e cercetare n meniul fizicii plasmei nu esfar lucrrile e cercetare numai n

cadrul unui singur subiect sau chiar a unei singure teme. n special persnalul cu experien i cu


3/110

3/110

respsablitai, prin natura bligaiilr e ncarare, sunt nevite s crneze sau sa clabreze cu

persane in iferite grupuri e cercetare cu tematici iferite. Mai mult, tenina e abordare a

unr teme interisciplinare accentueaz prcesul e multipicare a subiectelr i temelr abrate

e singur persn. Aceast precizare este necesar pentru a justifica faptul c acceai persan

sau acelai echipament vr putea fi gsite sau meninate la mai multe subiecte sau teme e

cercetare. Chiar i n cazul prezentrii lucrrilr publicate vm ntlni situaii cn acceai lucrare va

fi meninat la mai multe subiecte sau chiar teme. Exemplul tipic este acela c, n majritatea

lucrrilr sunt efectuate lucrri e iagnz a plasmei lucru care face ca acea lucrare s fie

meninat att la tema sau subiectul e baz ar i la subiectul legat e iagnza plasmei.

Tema 1. Plasme produse prin descrcri electrice n gaze la presiune joas i

aplicaiile lor

Relevanta temei

n labratr plasma a fst prus, pentru prima at, cu u secle n urm, at cu

prucerea escrcrilr electrice n gaze rarefiate. Din acest punct e veere escrcrile n gaze la

presiuni joase prezint mai mult ect imprtan istric, plasma acestr escrcri n gaze fiin,

vreme e un secl i jumtate, principla frm e prucere a plasmei n labratr i care a

contribuit fundamental la dezvoltarea domeniului. Numai ncepnd cu a doua parte a secolului

trecut au fst imaginate i realizate i alte frme e prucere a plasmei flsin gaze la presiune

atmsferic sau chiar mai mare (escrcri crna, escrcri cu barier ielectric, micrplasme,

etc.) sau, dinptriv, n sisteme n care presiunea gazului este att e jas nct inizrile e vlum

nu mai pt cntribui esenial n mecanism e prucere a plasmei. n acest ultim caz plasma

expaneaz in surse speciale e plasm cum ar fi cazul plasmei pruse prin interacia raiaieilaser e putere cu inte slie (ablaie laser) sau prin inizri e suprafa (maina Q i cnvertrul

termoionic, etc).

Plasma prus prin escrcri electrice la presiune jas este n general plasm

neizterm n care electrnii au energii cinetice meii de ordinul a 10 eV n timp ce ionii au energii

cinetice cmparabile cu cele ale particulelr neutre i care crespun, n general, temperaturii

camerei. Dispzitivele pentru prucerea escrcrii electrice la presiune jas sunt alctuite in

trei pri principale: i) incinta (sau tubul e escrcare) n care este prus plasma, ii) sistemul e

pmpare, care asigur micrarea presiunii gazului in tubul e escrcare i iii) sursa e energie

elecrmagnetic. Aceasta in urm pate fi surs e tensiunecntinu sau surs e tensiunealternativ. n primul caz se realizeaz escrcare n curent cntinuu iar n al ilea caz

escrcare n cmp electrmagnetic alternativ.

Mai bine e un secl aceste escrcri au fst pruse n tuburi in sticl. Aspectul lor

lumins a cnus la numirea lr ca escrcri luminescente. n anul 1923 Langmuir se cup e

stuiul sistematic la prrietilr fizice ale materiei in tubul e escrcare pe care a enumit -o

plasm. Stuiile in meniul escrcrilr ngaze i-au aus cntribuie irect la escperirea

structurii atmului i la prgresul general al cunterii n meniul structurii materiei cunscn

iversificare cu ttul esebit. Astfel, plasma pate fi binut n sisteme n care presiunea gazului

e lucru se situeaz n meniul cuprin ntre 10-1

i 107

Pa, iar frecvena cmpului electromagnetic n


4/110

4/110

care este prus plasma se pate situa ntre 0 Hz (escrcarea n curent cntinuu) i 1010 Hz (cazul

escrcrilr e micrune). Dearece prcesele fizice reprezentative in aceste sisteme ifer mult

funcie e presiunea gazului e lucru, n acest cument s-a ptat pentru tratarea ifereniat a

plasmelr pruse n escrcri electrice la presiune jas (sub presiunea atmsferica, circa 10 5 Pa)

i respectiv plasme pruse n gaze la presiune atmsferic sau mai mare ect acesta.

Fr a risca afirmaie iscutabil, se pate spune c cercetarea tiinific i stuiul plasmei

escrcrilr electrice la presiune jas au fst, pn la mijlcul seclului 20, cercetri cu caracter

funamental. O prim aplicaie, la scar inustrial, a plasmei acestui tip e ecrcre la presiune

jas a fst aa numitul tub cu nen, flsit ca sistem e iluminat n reclamele luminase, tuburile

stabilizatoare de tensiune (escrcare luminescent cu cat rece n regim nrmal e funcinare) i

respectiv tiratronul ca element e cmutare (escrcare electric cu cat nclzit). Aceste aplicaii

acperin gam extins e pruse inustriale i e uz cmun (aparatele de radio cu tuburi

electronice).

Detnarea, n 1952, a bmbei cu hirgen i emstrarea faptului c se pate pruceenergie in reaciile e fuziune ale iztpilr hirgenului a etrminat ezvltare farte rapi a

domeniului fizicii plasmei. Plasma reprezenta acum mediul n care s-a sperat i se sper c se vr

putea pruce n labratr, n m cntrlat, reaciile e fuziune ale iztpilr hirgenului i n

acest fel binerea e energie ntr-un mod specific proceselor elementare din Soare. n prezent se

esfar stuii ample n carul celui mai mare priect intrenainal (ITER) la care particip

principalele puteri ecnmice i tiinifice ale lumii: UE, SUA, Japnia, Rusia, Crea e Su, China i

altele care are ca obiectiv realizarea instalaiei pilt pentru emstrarea fezabilitii fuziunii nucleare

cntrlate. n acest priect plasma magnetizat este prs printr- escrcare pulsat e mare

putere n amestec de deuteriutritiu la presiune jas.

ncepnd cu doua parte a secolului trecut cercetrile in meniul fizicii plasmei, stimulate

n principal e prblema fuziunii nucleare, au marcat schimbare e fn prin escperirea i

utilizarea ptenialului aplicativ enrm al materei n stare e plasm. ntre aceste aplicaii plasma

prus prin escrcri electrice la presiune jas a avut i are un rl principal. Prucerea inversiei

e ppulaie n strile excitate ale sitemelr atmice i emisia raiaiei laser a fst binut n

plasma escrcrilr la presiune jas i acestsistem este nc perfrmant pentru realizarea laserilr

e mare putere. Prcesele elementare in plasma ecrcrilr la presiune jas permit realizarea

unei game farte variate e materiale ni care, up cum arat cercetrile recente, pot oferi i

posibiliti e cntrl al structurii lr la nivel nan. Surse e lumin sau e alte raiaii

electrmagnetice, precum i sursele e particule ncrcate (ini sau electrni) au ca sistem principal

activ plasma prus prin ecrcri la presiune jas. Aceleai prprieti ale acestr plasme le

recman pentru iferite tratamente e suprafa n urificarea, funcinalizarea, crarea sau

sterilizarea suprafeelr iferitelr materiale fr a afecta prprietile e vlum ale acestra. O alt

aplicaie larg a acestr escrcri la presiune jas reprezint epunerea e starturi subiri prin

utilizarea mecanismelr i prceselr e pulverizare a substanei pus n interacie cu plasma.

Aceste sisteme fiin astzi larg flsite n inustria micr i e curn i a celei de nano-electrnic.

Tate aceste eschieri ale plasmei e jas presiune fac in escrcrile n gaze la presiuni jase un

domeniu n continuare de mare interes.


5/110

5/110

Abordari ale temei n strintate

Istria lung a cercetrilr in meniul plasmei esctrcrilr n gaze la presiune jas este

inislubil legat i e rspnirea larg a acestr stuii practic n tate ile ezvltate ale lumii i

recent acestea evin relevante i n rile cu ecnmii emergente i rate mari e ezvltare: Chin a,

Inia, Turcia i Brazilia. Primele cercetri, ntreprinse cu u sute e ani n urm, n rile eurpenei n principal n Anglia i Frana urmate lascurt timp e Germania, Italia, Olana i api Rusia, au

cnus la frmarea e cli n meniu care au cntribuit irect la ezvltarea cunterii. Prin

infrmaiile furnizate n meniul spectrelr emise e substana inizat in escrcrile n gaze la

presiune jas a fst psibil ezvlatrea fizicii atmice i n general la funamentarea fizicii

cuantice. Aceste cli au frmat specialiti i au cnus stuii care au eterminat ezvltarea tiinei

n general i esigur a meniului fizicii plasmei att ca cercetare funamental ct i a ezvltrii e

aplicaii.

Dup cum s-a precizat detonarea, n 1952, a bmbei cu hirgen i emstrarea

faptului c se pate pruce energie in reaciile e fuziune ale iztpilr hirgenului a etrminat ezvltare farte rapi a meniului fizicii plasmei. Plasma prus printr- escrcare electric

reprezenta acum meiul n care se spera c se va putea pruce n labratr, n m cntrlat,

reaciile e fuziune ale iztpilr hirgenului i n acest fel binerea e energie ntr-un mod

specific reaciilr in Sare. n 1958 la Cnferina e Pace e la Geneva, este evieniat att

imprtana reaciei e fuziune ct mai ales ificultile ntmpinate n prucerea ei. Acest cngres

reprezint mmentul aevrului care a artat nevia unei clabrari intrenainale pentru

rezolvarea acestei probleme pe ct de imprtante pe att e ificile. Aceast eschiere spre

clabrare a cnus la aevrat explzie n meniul fizicii plasmei fiin luate msuri speciale

pentru susinerea i amplificarea cercetrilr n meniu i, ca prim pas, n principalele ri

industrializate SUA, Anglia, Frana i Rusia (la acel mment URSS) au fst mificate prgramele e

stuii in facultile e prfil prin intrucrea e iscipline specifice fizicii plasmei n veerea

pregtirii e specialiti n meniu. Aa se face c, n cea e a ua jumtate a seclului trecut, att

cercetarea funamental ct i cea aplicativ in meniul plasmei i in mod deosebit a plasmei

escrcrilr electrice la presiune jass cunsc ezvltare fr preceent acperin arii farte

variate pornin e la clasicele surse e lumin, laserul, inustria micrelectrnic, sinteze chimice,

tratamente e suprafa i mai recent meniul meicinii.

Situaia internaional n domeniu

Dac ne referim la situaia cercetrilr tiinifice i a aplicaiilr tehnice i tehnlgice ale

escrcrilr n gaze la presiune jas, la nivel intrenainal, tablul acestra evine farte cmplex

earece exist varietate mare e sisteme care au ca mijlc e prucere a plasmei escrcare

n gaze la presiune jas. Din acest mtiv, n cele ce urmeaz nu ne vm referi la sistemele care

pruc plasme e temperatur nalt e interes termnuclear (ex. TOKAMK). Acestea vr face

subiectul unui capitol separat al domeniului. De asemenea nu ne vom ocupa nici de prezentarea

plasmei escrcrilr pruse n gaze la presiune atmsferic flsite astzi n siteme de combustieamplificat de plasm, i mai recent n chirurgie cu plasm. n acest capitol ne vom referi numai laescrcrile n gaze la presiune jas n care este prus plasm e temperatur jas n sensul

celr precizate n partea intructiv.


6/110

6/110

n principal, aceste escrcri sunt elemente cheie n tehnlgiile actuale in

micrelectrnic, n prucia e semicnuctare i ale unr cmpnente in tehnica e calcul i

telefonie mobila, n realizarea detectorilor optici hiper-sensibili, n propulisa cu plasm, n

tehnologiile de proucere a materialelor de nalt performan sau a sistemelor de iluminat. Ca unexemplu, n tremeni reali, cifra de afaceri n domeniul semiconductoarelor din ntreaga lume a

epit, n 2005, suma e 250 miliare e lari, respectiv suma e 2 triliane e lari n inustria

telecmunicaiilr n care sistemele e crare/epunere flsin tehnlgiile cu plasma e

temperatur jas la presiuni jase jac rlul principal. Mai mult, 22% in intreaga prucie e

energie electric in SUA este flsit pentru sistemele e iluminat. n aceste cniii, neutilizarea

sistemelr care flsesc ca meeiu activ plasma e temperatur jas ar fi us la cretere e circa

4 sau 5 ri a cnsumului energetic. Urmn aceast cnstatare Uniunea Eurpean a aptat recent

irectiv prin care se interzic sistemele e iluminat care flsesc becurile cu incanscen i treptat

se trece la iluminatul n care se vr flsi tuburile flurescente care au ca meiu activ plasm

escrcrilr electrice n gaze la presiuni jase.

n prezent trei ri au ezvltare puternic a sistemelr i ispzitivelr care flsesc

plasma escrcrilr e presiune i temperatur jas: Germania, SUA i Japnia. Urmeaz un al

ilea grup e state cu precupri e asemenea ntabile: Frana, Anglia, Italia i Rusia la care se

aug in Asia: China i Krea e su. n raprtul Evaluierung Plasmatechnikpublicat de Ministerul

German e Eucaie i Cercetare (BMBF) se precizeaz:

In Japnia funcineaz mai multe agenii care se cup e cercetri n meniul plasmei e

temperatur jas i care au ispus, la nivelul anului 2003, e un buget e 30 miliane lari.

Procuparea lr e baz era e a ajuta transfrmarea micrtehnlgiilr n nantehnlgii cu plasm

e temperatur jas cu rientare spre prucerea e celule ftvltaice i e nantuburi e

carbon.

Intre 1996 i 2003 n Germania BMBF a investit 63,7 miliane de Euro pentru a stimula colaborarea

public (prin mediul academic) privat (cmpanii mari) pentru emniul aplicaiilr tehnlgice ale

plasmei.

Investin 64 biliane lari Germania a creat 350.000 e lcuri e munc n meniul tehnlgiilr

cu plasma e temperatur jas cu care a realizat prucie vnut n valare e 35 biliane

dolari/an.

In Statele Unite nu exist un organism central care s se ocupe de promovarea tehnologiilor cuplasma de temperatur joas sau pentru stimularea cercetrilor inter si trans-disciplinare cu excepiabiotehnologiilor n care plasma de temperatur joas este implicat n temele legate de tiinele vieii.

In general trebuie ntat c n Statele Unite pregtirea e cercettri n emniul fizicii plasmei este

relativ slab lipsa aceasta fiin cmpensat e un sistem e atragere a specialitilr in celelete ri.

Imprtana meniului iscutat n acest raprt al priectului ESFRO rezult farte clar in

una dintre concluziile prezentate in raportul Plasma ScienceAdvancing Knowledge in the National

Interestelabrat e cmisie a Natinal Science Funatin in 2007 n care se precizeaz c:


7/110

7/110

tiina i ingineria plasmei de temperatur joas aduc contribuii indispensabile la ntrirea

economiei naionale sunt vitale securitii naionale i sunt n mare msur parte a vieii

cotidiene. Plasma de temperatur joas este un domeniu puternic interdisciplinar acoperind arii

intelectuale diferite cu un set bogat de provocri tiinifice. (Low-temperature plasma science and

engineering make indispensable contributions to the nations economic strength, is vital to

national security, and is very much a part of everyday life. It is a highly interdisciplinary,

intellectuallydiverse area with a rich set of scientific challenges).

Iar dup ce se precizeaz foarte clar c tiina i tehnologia din domeniul plasmei detemperatur joas are legturi puternice cu domenii eseniale ca biologia, medicina, chimia, fizicaatomic i molecular, respectiv tiina materialelor i c are leg turi organice cu alte subdomenii alefizicii plasmei acelai raport trage concluzia c:

n Guvernul Federal al Statelor Unite nu exist un support dedicat cercetrii n domeniultiinei i ingineriei plasmei de temperatur joas. Domeniul nu are un steward din cauza

naturii sale interdisciplinare i a legturilor sale puternice cu aplicaiile. Ca rezultat, cercetareafundamental este efectuat n principal n Univresitile americane astfel c potenialul loraplicativ este subvalorificat, erodat i se afl la un risc potenial de colaps. Domeniul esteameninat s devin subcritic i s dispar ca disciplin de cercetare n Statele Unite. (There isno dedicated support within the federal government for research in low-temperature plasma

science and engineering. The field has no steward because of its interdisciplinary nature and its

connection to applications. As a result, the basic research conducted primarily at U.S. universities,

and the host of potential future applications underpinned by it, is eroding and is at substantial risk

of collapse. The field is in danger of becoming subcritical and disappearing as a research discipline

in the United States).

Tate aceste cncluziii cnuc pe autrii raprtului la urmtarea recmanare: To fully

address the scientific opportunities and the intellectualchallenges within low-temperature plasma

science and engineering, and so optimallymeet economic and national security goals, one federal

agency should assume lead responsibility for the health and vitality of this subfield bycoordinating an explicitlyfunded, interagency effort. This coordinating office could appropriately

residewithin the Department of Energys Office of Science.

Pe e alt parte n rile eurpene i intre acestea Germania i Frana acr atenie

particular mniului fizicii plasmei i sunt susinute priecte e cercetare n Universiti i Institute

e cercetare care vin n susinerea aplicaiilr inustriale ale plasmei escrcrilr la presiune jasin firme ca Simens sau Sans Gben. n Japnia au fst create centre speciale e cercetare i transfer

tehnlgic n care sunt susinute stuiile funamentale n meniul plasmei escrcrilr la presiune

jascare ajut ezvltrile tehnlgice in firme ca Anelva sau Kyt.

Situaia la nivel naional n ultimii zece ani n Rmnia au fst efectuate stuii n submeniul plasmelr e temperatur

jas pruse n gaze la presiune jas, sub presiunea atmsferic, n u centre principale:

Bucureti (INFLPR i Universitile Bucureti i Plitehnica Bucureti) i Iai (Universitile Alexanru

Ian Cuza i Tehnic Gh.Asachi, Institututele e Fizic Tehnic i Petru Pni). La acestea se


8/110

8/110

aaug activitile n meniu ale unr clective, mai reuse ca numr e cercettri ar farte

active, in Universiti i institute e cercetare in Cluj-Napca, Cnstana, Timiara, Bacu i

Galai. n ttal n acest submeniu au cntribuit un numr e 47e cercettri i care iactice

universitare, la care se aaug un numr e 121 e stueni care au realizat lucrrile e licen,

respectiv izertaie cu subiecte referitare la prucerea, caractrizarea i/sau melarea plasmelr

escrcrilr e iferite tipuri i la presiune jas. De asemenea, au fst elabrate, susinute un

numr e 18 teze e ctrat n care au fst abrate subiecte referitare la stuiul prceselr

elementare i a fenmenelr in vlumul plasmei, respectiv la suprafaele ce mrginesc plasmel e

unr escrcri la presiuni jase e tip magnetrn, arc terminic n vi, escrcri luminescente,

respectiv escrcri e raifrecven, escrcri e micrune sau escrcri cu cat cavitar. O

atenie special a fst acrat stuiului fenmenelr nestainare i al fenmenelr e prpagare

ale unr une n plasme cnfinate multiplar sau in regiunile n care se frmeaz straturi e sarcini

spaiale i straturi uble.

O bun parte intre aceste lucrri au avut n veere ptenialul aplicativ al acestor plasme cu

referire la utilizarea lr n epunerile e straturi subiri metalice i/sau ielectrice, n tratamentele

e suprafa i n sinteza e materiale ni sau e structuri ni ale acestra. Flsin clabrarile

internainale n meniu au fstezvltate i flsite tehnici i mete ni e iagnz a plasmei,

au fst elabrate mele i au fst efectuate simulri ale unr plasme cmplexe cum sunt cele ale

escrcrilr magnetrn reactiv, respectiv magnetrn n regim pulsat. Clabrarile intrenainale au

fst realizate cu specialiti in institute i Universiti in Germania, Frana, Anglia, Olana, Japnia,

Slvenia, Belgia, R. Ceh i alte ri. O parte intre aceste clabrri referinu-se i la realizarea unr

teze e ctrat n ctutel (6 teze e ctrat cu teme in meniul plasmelr e temperatur

jas in escrcrile la presiune jas). n ultimii zece ani au fst publicate n reviste cotate ISI un

numr e 219 e lucrri tiinifice care au fost citate in 840 e lucrari aprute in literatura despecialitate

Centre de cercetare din ar.

Aa cum s-a meninat i n partea intructiv cercetrile e fizica plasmei escrcrilr n

gaze la presiune jas se esfar n Universitile i Institutele Naionale principale din Romnia.

Cele mai importante grupuri de cercetare se gasesc la:

- Institutul National de Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiei, Magurele n cadrul laboratorului

de Plasma de Temperatura Jasa i respectiv Labratrului e Plasm i Fuziune Nuclear;

- Universitatea Alexanru Ian Cuza in Iasi (UAIC), Facultatea de Fizica, Laboratorul de

Fizica Plasmei

- Universitatea Plitehnica Bucureti, Departamentul e fizic

- Universitatea Babes-Blyai Cluj-Napca, Labratrul e Plasma Nntermic

- Universitate e Vest in Timiara, Centrul e Cercetare pentru materiale Inteligente.

Grupuri mai mici i cu precupri clare mai ales n aplicaii ale plasmei escrcrilr n gaze

la presiuni jase se gsesc n: Institutul Natinal e Optelectrnica e pe platfrma Mgurele,


9/110

9/110

Institutul e Fizic Tehnic in Iai, Institutul e Chimie Macrmlecular Petru Pni in Iai al

Acaemiei Rmne, Universitatea OviiusCnstanta, Universitatea Transilvania in Brasv,

Universitatea in Bacu)

Resurse umane

Nume siprenume

Centrul

Gradulstiintific

Doctorat Varsta

Experienta(ani)

Subiecte abordate iDinamica de cretere

Subtema(subiect)

GheorghePopa

UAIC prof.univ.

Cond.dr. 67 43 Desc. magnetron,TVA, ablaie laser,DBD, PilotPsi,diagnoza,modelare. In ultimii 5ani: 25 de lucrriindxate ISI, 161 citri

Implicat intoate cele 4teme

Cladiu Costin UAIC lect.univ. Dr. 36 12 Desc. magnetron,Castor, Pilot Psi,modelare. In ultimii 5ani: 9 lucrri ISI,

Temele 1, 3i 5

Vasile Tiron UAIC CS III Dr. 32 8 Desc. magnetron,TVA, diagnoza. Inultimi 5 ani 6 lucrriISI

Temele 1 i3 i 5

Ctlin Borcia UAIC lect. univ. dr. 43 18 Desc. Pulsate, DBD.n ultimii 5 ani: 10

lucrari ISI, 43 citariISI

Temele 1 i2

ValentinPohoa

UAIC lect. univ. dr. 37 12 Diagnoz, LIF, DBD.in ultimii 5 ani: 10lucrari ISI, 27 citariISI

Temele 1,2i 5

CatalinVitelaru

UAIC cercettor Dr. 27 4 Desc. magnetron,ablaie laser, diagnozaLIF, abs. In ultimii5 ani: 6 lucrari ISI, 4citari ISI

Temele 1,3i 5

MariusSolomon

UAIC Drd. Dr. 32 8 Desc. magnetron,Pilot Psi,diagnozasonde. n ultimii 5ani: 4 lucrari ISI, 2citari ISI

Temele 1, 3i 5

MariusDobromir

UAIC CSIII Dr. 32 10 Desc. magnetron,ablaie laser, CVD,PCVD. n ultimii 5ani: 13 lucrari ISI,

Temele 1 i4


10/110

10/110

5 citari ISI

DumitruAlexandroaei

UAIC Conf.Univ.

Dr. 62 39 Desc. Luminescent,catod cavitar,instabiliti, diagnoza.In ultimii 5 ani: 6

lucrari ISI, 10 citariISI

Temele 1 i5

Radu Apetrei UAIC Asist.Univ.

Drd. 29 6 Desc. Catod cavitar,magnetron RF,diagnoza-sonde,spectral. n ultimii 5ani: 6 lucrari ISI, 6citari ISI

Tema 1

Dumitru Luca UAIC Porf.Univ.

Dr. 56 32 Desc. magnetron,catod cavitar,diagnoza.n ultimii 5

ani: 12 lucrari ISI, 30citari ISI

Tema 1

Lucel Srghi UAIC Conf.Univ.

Dr. 48 24 Desc. Magnetronpulsat i RF, ablaielaser, Pilot Psi,diagnoza-sonde,AFM, modelare.Inultimii 5 ani: 22lucrari ISI, 195 citariISI

Temele 1i3

Viorel Ania UAIC Lect.Univ. Dr. 50 26Desc. magnetron,ablaie laser, PilotPsi,diagnoza-sonde.n ultimii 5 ani: 12lucrari ISI, 38 citariISI

Temele 1 i3

Ilarion Mihila UAIC CS III Dr. 37 12 Desc. magnetron,ablaie laser, Pilot Psi,conf. Multipolar,diagnoza, modelare.n ultimii 5 ani: 4lucrari ISI

Temele 1, 3i 4

Silviu Gurlui UAIC Conf.Univ.

Dr. 41 17 Desc. Magnetron,ablaie laser,diagnoza,n ultimii 5 ani: 21lucrari ISI, 35 citariISI

Temele 1, 4i 5

SorinTalaman

UAIC Lect.Univ.

Dr. 50 26 Desc.RF, plasmamagnet, diagnoza,modelare. n ultimii 5ani: 5 lucrari ISI, 2citari ISI

Temele 1 i5


11/110

11/110

Dan Dimitriu UAIC Conf.Univ.

Dr. 41 17 Desc. Multipolar,diagnoza, instablitai,start dublu, haos,modelare. n ultimii 5ani: 14 lucrari ISI, 27citari ISI

Temele 1 i5

Sorin Dobrea UAIC drd drd 26 2 Descrcare demicrounde

Tema 1

Iulia Motrescu USAMVIasi

drd drd 29 6 Desc. De microunde,DBD, diagnoza. Inultimii 5 ani: 6 lucrariISI, 4 citari ISI

Tema 1 i 2

Ioana Rusu UAIC Lect.Univ.

Dr. 42 18 Desc. RF, DBD,diagnoza, In ultimii 5ani: 7 lucrari ISI, 12citari ISI

Temele 1 i2

MandacheNicolae

INFLPR

CS I Dr. 62

MagureanuMonica

INFLPR

CS I Dr. 40

Piroi Daniela INFLPR

CS Drd. 27

Georgescu

Nicolae

INFLP

R

CS II 63

DinescuGheorghe,

INFLPR

CS I

Cond.dr.

Cond.dr. 58 30 Surse de plasmadescarcari RF inconfiguratii variate

Cristian Lungu INFLPR

CS I Dr. 60 33 TVA i alte metode itehnici de depuneri destarturi protective deinteres nuclear

Tema 1

Alexandru

Anghel

INFLP

R

AC Dr. 32 6 TVA i depuneri deBE, W pentruprogramul de fuziune

Tema 1

LunguMihaela

INFLPR

CS III 56 30 Efect demonocromatizare

Tema 1

Tico Ctlin INFLPR

CS I Dr 38 12 Controlul haosului iprecese elemntare nplasm

Temele 1 i5

CibotaruLuminia

INFLPR

CS III Dr 56 30 Efect demonocromatizare iprecese elemntare n

Tema 1


12/110

12/110

plasm

PoronicuCornel

INFLPR

CS Dr 29 4 Starturi subirimultifuncionale-obinere icaracterizare

Tema 1

Chiru Petrica INFLPR

CS 46 17 Tema 1

JepuConstantin

INFLPR

CS Drd 27 3 Starturi subirimultifuncionale-obinere icaracterizare

Tema 1

Cristian Ruset INFLPR

CS I Dr. 62 39 Descarcari magnetronpulsat, iono-nitrurare

Tema 1

Mihai Ganciu INFLPR

CS I Dr. 56 33 Decrcri cu catodcavitar, descrcripulsate

Temele 1 i4

Viorel Braic INOE CS I Dr. 62 39 Descrcrimagnetron, surse deioni

Temele 1 i2

Mariana Braic INOE CS I Dr. 55 32 Descrcri magnetron Temele 1 i2

Ionita Daniela INFLPR

CS drd 36 doctorand,modificarea

materialelor cu plasm, caracterizareasuprafeelor din punctde vedere alumectabilitatii;

VizireanuSorin

INFLPR

CS III dr 34 10

SatuluVeronica

INFLPR

CS drd 32 Depunere demateriale compoziteprin tehnici combinate

cu plasma(PECVD/PVD),tratamente membranenucleare cu plasma depresiune atmosferica

TeodorescuMaximilian

INFLPR

ACS drd 28 surse de plasma inexpansiune bazateDBD, investigareaunor

Diagnostica spectralasi imagistica.;


13/110

13/110

Stoica Daniel INFLPR

CS drd 28 sinteza materialenanostructurate lapresiune atmosferica;procesare date

Stancu

Cristian

INFLP

R

ACS drd 27 curatarea suprafetelor

cu jeturi de plasmarece la presiuneatmosferica;experimente dedescarcari in gaze lapresiune atmosferica

Bica Ioan UVT Professor Dr. 60 Experienta inechipamente cuplasma destinatetehnologiilor detaiere-sudare cuplasma si

microplasma sirespectiv deproducere pulberi finesi ultrafine necesarerealizarii de materialeinteligente

Anghel SorinDan

UBB prof.univ dr 60 30 generarea,caracterizrea imodelarea electric aplasmelor generate lapresiune atmosferic.

Simon Alpar UBB conf.univ dr 40 15 caracterizarea imodelarea plasmelor,

TudoranCristian Daniel

UBB ACS drd 29 6 construciageneratoarelor deplasm icaracterizareaelectric a plasmelor

Papiu MihaelaAnamaria,

UBB std msd 25 4

In urma analizei resursei umane se remarca urmatoarea distributie dupa grad stiintific. grad

prfesinal i varst

a) Distribuia up grad profesional:

Prof. Univ. si CS I 13

Conf. Univ. Si CS II 6


14/110

14/110

Lect.univ si CS III 12

CS si As. Univ. 9

ACS, Preparator, studenti 7

TOTAL 47

b) Distribuia up graul tiinific

Conducatori doctorat. 4

Doctori 30

Doctoranzi 12

Master si masteranzi 1

Studenti

TOTAL 47

Distribuia up vrst:

Varsta intre (ani) Num

ar

20-30 12

30-40 11

40-50 9

50-60 8

60-70 7

Total 47

Resurse materiale

n instituiile i labartarele meninate mai sus exist echipamente perfrmante care asigur

baz material ce permite abordarea temelr i subiectelr precizate n acest raprt. Aa cum s-a

precizat n intrucerea meniului aceast baz material servete la efectuarea stuiilr n carul

mai multr teme i subiecte. La tema 1 ce face subiectul acestei pri a raprtului sunt f losite

urmtarele echipamente principale.


15/110

15/110

1) Instalaii pentru producerea plasmei de temperatur joas prin descrcri n gaze la presiuni

joase.

1.1. UAIC Iai

a) Instalatie e vi nalt echipat cu pmp turb pentru prucerea escrcriimagnetrn n cnfiguraie plan i inte metalice cu racire inirect. Instalaia asigur presiune

limit reziual e 10-7mbar, sisteme e msurare a presiunii cu jje capacitive i alimentare prin

cntrlere e ebit pentru: heliu, argn, azt i xigen . Incinta din inox perimte utilizarea

urmtarelrsisteme e iagnz a plasmei: sonde Langmuir, spectrmetru e mas, spetrometrie

ptic e emisie i ftgrafiere rapi. Instalaia este utilizat pentru stuiul mecanismelr acre

conduc la fenomenul de histerezis in funcinarea magnetrnului n regim e gaze reactive.

b) Instalatie e vi ultranalt echipat cu pmp turb pentru prucerea escrcrii

magnetrn n cnfiguraie plan i inte metalice cu racire inirect. Instalaia asigur presiune

limit reziual e 10-9

mbar, sisteme e msurare a presiunii i alimentare prin cntrlere e ebitpentru: heliu, argn, azt i xigen. Incinta in inx perimte iagnza plasmei cu sne L angmuir,

spectrmetrie e emisie i absrbtie laser i LIF. Instalaia este utilizat n stuiul cineticii

particulelr pulverizate e la suprafaa unei inte plane a unei ecrcri magnetrn sau cilinric.

Instalaia este utilizat i n prgramul EURATOM pentru stuiul prprietilr e pulverizare a

mateialelr e interes termnuclear: W, C, Ti, Be i altele.

c) Instalaie e prucere a plasmei n sistem e cnfinare magnetic multiplar.

Echipat cu pmp e ifuzie. Presiune limit reziual 4.10-6 mbar. Volumul incintei de producere a

plasmei printr- escrcare cu cat cal este e 20 l. Instalaia este utilizat pentru stuiul plasmei

anice, a instabilitilr asciate inamicii frmaiunii e plasma in faa electrului plarizatpzitiv fa e plasma e ifuzie. Incinta perimte utilizarea sitemelr e iagnz a plasmei cu

sne, ftgrafiere ultra rapi i spectrmetrie e emisie ptic.

) Instalaie pentru prucerea unei clane e plasm magnetizat flsin surs e

plasm frmat intr- escrcare cu cat cal i cnfinare magnetic multiplar. Instalaia este

echipat cu pmp turb i permite lucrul n regim cntinuu e curgere a gazului e lucru argn sau

hidrogen. Inucia cmpului magnetic etse e pn la 0,12 T. Instalaia este utilizat pentru testarea

sitemelr e ignz a plesmei magnetizate in instalaia Pilt Psi in Olana i aflat n prgramul

EURATOM e fuziune nuclear. Au fst testate i se fac stuii pentru interpretarea atelr culese

prin sistemul e sne multicanal i cu snele cilinrice.

e) Instalaie pentru prucerea plasmei n vapri metalici prin arc terminic n vi

(TVA). Instalaia este echipat cu pmp turb care asigur presiune limi reziual e 5.10 -7 mbar.

Incinta din inox dipune de mai multe porturi de acces astfel inct pot fi folosite sisteme multiple de

iagnz a plasmei: sne emisive, sne uble, spectrmetrie e emisie i absrbtie, spectrmetrie

e mas. Instalaia este utilizat prntru stuiul prprietilr plasmelr binute n vapri metalici

de: Cu, W, Ti, Zn, Pb i alte materiale. Instalaie estinat stuiului prceselr e epunere a unr

starturi subiri ale materialelr e interes termnuclear: W, Ti, Ta, M, Be.


16/110

16/110

f) Instalaie pentru prucerea plasmei prin ablaie laser. Instalaia este echipat cu

sistem e pmpe turbmleculare i u incinte. O incint in inx pentru vi nalt n care

presiunea limit reziual este e 5.10-6 mbar i care servete lareglarea parametrilr e lucru i a

sistemelr e iagnz a plasmei, respectiv incint e vi ultra nalt, cu sitem e egazare, n care

se pate bine presiune limit inferiar e pn la 10 -8mbar. Instalaia este flsit la stuiul i

caracterizarea plumei e plasm binut prin ablaia materialului in inte metalice sau dielectrice.

Raiaia laser este asigurat e un laser cu excimeri e 100 mJ la lungimea e un e 312 nm.

Durat pulsului paser etse e 20 ns la frecven e repetiie e 10 Hz.

1.2 INFLPR

a) Instalatie experimentala pentru studiul caracteristicilor electrice ale descarcarilor in gaze

echipat cu surse e tensiune RF, scilscp, platfrma Labview

b) Surse de plasma tip magnetron plan, cu dimensiuni ale tintei intre 20 70 mm, cu posibilitate

de functionare in camp continuu sau de radiofrecventa, putere maxima 130 W, cu montare pecamere de reactie vidate, presiune minima 10-5 mbar, presiune de functionare 10-2 mbar, inclusiv in

atmosfera reactiva, pentru depuneri de nanoparticule metalice de tip wolfram sau aluminiu, pentru

obtinerea de materiale compozite mimetice co-depunerilor de pe peretii reactoarelor de fuziune,

sau de tip Au, Ag, Pt pentru obtinerea de efect catalitic.

c) Echipament de generare a plasmei in amestecuri de gaze cu sursa de plasma tip jet cu

functionare in radiofrecventa (13.56 MHz) in domeniul de puteri 100 500 W, cu aprindere in fluxuri

controlate de azot/argon pana la 10000 sccm, prevazuta cu sistem de injectie a gazelor active (H2,

NH3) si de sinteza (C2H2, CH4), cu magnetron pentru depunerea metalelor catalitice, la fluxuri

controlate in domeniul 0.5 100 sccm, cu expansiune in camera de depunere pompata de douasisteme, unul constand in pompa fore si pompa turbomoleculara pentru asigurarea presiunii de baza

si alta constand in pompa mecanica rotativa si pompa Roots ce asigura functionarea la debite mari

de gaz. Echipamentul permite: i) investigare, in conjunctie cu echipamentele de diagnosticare

proceselor fizico-chimice din plasmele in curgere la presiune joasa tip jet, ii) este utilizata pentru

sinteza in plasma a nanostructurilor carbonice, tratarea in plasma a materialelor si suprafetelor

d) Echipament pentru depunerea in plasma la presiune joasa, tip PECVD, a filmelor subtiri de

plasma-polimeri prin polimerizare in plasma, pentru functionalizarea membranelor nucleare si

tratarea suprafetelor, prevazut cu sursa de plasma cu electrozi plan-paraleli ce permite injectia

precursorilor in stare gazoasa sau de vapori, controlere de debit masic pentru lichide si gaze;echipamentul este prevazut cu sistem de pompare si monitorare a presiunii si poate fi utilizat pentru

depuneri de filme subtiri polimerice conductoare, hidrofobe, pentru tratarea suprafetelor in vederea

controlului hidrofiliei, etc.;

e)Instalaii pentru depuneri n vid nalt adaptate pentru tehnologia TVA (3 buc) presiune limita

inferioar: 2x10-4 Pa, volume intre 0.8 m3

si 0.4 m3.

f) Stand-instalatie pentru studiul descaracrilor in amestecuri de gaze. Sistem de pompare cu

pompa turbomoleculara; presiune limita inferioar: 2x10-6

Pa, sistem intoducere si dozare gaze,

generator cu frecvena i factor de umplere variabile.


17/110

17/110

g) Stand-instalatie pentru studiul descaracrilor in amestecuri de tip excimer. Sistem de pompare cu

pompa de difuzie; vid limita: 2x10-4

Pa, sistem intoducere si dozare gaze, generator cu frecventa si

factor de umplere variabile.

h) Instalatie de corodare in plasma (sistem de vidare Edwards, surse rf 100 W, 1000 W). Vid limita:

5x10-1

Pa. Frecventa 13,56 MHz

i) Instalatie de nitrurare ionica INI-70, Dimensiuni camera: 750 x 1700 + 600 x 800 mm, Putere

instalata: 150 kVA, Putil = 70 kW, Umax=850 V

j) Instalatie experimentala de depunere prin tehnica CMSII (Combined Magnetron Sputtering and

Ion Implantation) Camera de depunere 300 x 420 mm cu un singur magnetron, generator pulsat de

inalta tensiune de 90 kV, durata: 20 s, frecventa: 5-50 Hz. Utilizare: cercetari experimentale pe

probe sau piese mici.

k) Instalatie industriala de depunere prin tehnica CMSII, Camera de depunere 800 x 750 mm cu

24 magnetroane, sursa de alimentare magnetroane de 25 kW, generator pulsat de inalta tensiune de50 kV, durata: 20 s, frecventa: 12,5-50 Hz. Utilizare: productie de acoperire cu straturi subtiri.

Instalaie utilizat pentru elabraea tehnlgiilr utilizate n realizarea cmpnetelr pentru JET n

programul EURATOM

1.3. UBB

a) Generator de plasme non-termice 20 900 KHz, 10 W (laboratory-made)

b) Generatr e plasm 1.6 MHz, 50 W (labratry-made)

2) Echipamente i aparatur necesare producerii plasmei n instalaiile precizate la punctul 1.

2.1. UAIC Iai a) Surse de alimantare de putere controlabile in tensiune sau curent, opernd n

regim dc sau in impuls (1,2 kV/0.8 A , 800 V/15A)

b) Generatr e micrune cu putere maxim e 1,5 kW

c) Generatr e raifrecven 13,56 MHz i putere e 600 W

d) Diferite surse de curent continuu cu puteri diferite pentru prucerea escrcrilr

electrice n regim e cnfinare magentic multiplar (100 V/1A, 40 V/5A, 30 V/25 A)

2.2 INFLPR

a) osciloscoape

b) surse de tensiune

c) aparate e msur a presiunii gazului e lucru i a ebitelr

d) Bloc alimentare tensiune inalta, 0-6kV, 0-5

2.3. UBB


18/110

18/110

a) Surs e inalt tensiune stabilizata (BS 452 E Tesla; AK IFA; I4104 IEMI)

3) Aparatur i sisteme de diagnoz a plasmei

3.1. UAIC Iai a) Monocromator TRIAX (Domeniu: 200-1000 nm; rezolutie 0,01 nm; retele 600

tr/mm si 2400 tr/mm; achiziie cmputerizat, ftmultiplicatr Hamamatsu R955 sau CCDSymphony si fibre optice si sistem de achizitie cu rezolutie spatiala

b) Spectrmetru e mas Hien 300 (Domeniu de masura: 0-300 u.a.m, Analize de gaze

reziduale, analiza ionilor pozitivi si negativi, Sistem de pompare cu turbopompa VARIAN, soft

integrat MASYST, etecie: chaneltrn)

c) Spectrometru miniaturizat Ocean Optics HR4000 CG-UV-NIR OCEAN (200 1100 nm,

rezolutie 0.5 nm);

d) Sisteme cu diode laser tip Toptica DL 100 pentru masurtri e absrbtie si LIF (u

sisteme)

e) Camer e ftgrafiere ultra-rapi cu intensificatr (ICCD) Hamamatsu model C9546-

03 (urata minim e expunere 3 ns, la frecven e cel mult 10 kHz i domeniul spectral 185-900

nm

f) Diferite sisteme e achizitie i prelucrare a caracteristicilr e sn i ale

analizatoarelor electrostatice.

3.2. INFLPR

a)-Spectrograf de inalta rezolutie Horiba Jobin-Yvon, prevazut cu retele de 300 mm-1,1200 mm-1, 2400 mm-1 si respectiv 3600 mm-1, cu camera CCD AndorIDUS

b)-Spectrometru de masa cu filtru quadrupolar Hiden Analytical de tip EQP 1000, pentru

esantionarea neutrilor, radicalilor si ionilor pozitivi si negativi, prevazut cu analizor de masa in

domeniul 1 300 amu si analizor al ionilor dupa energie in intervalul -1000 - +1000 V, rezolutie

energetica 0.05 eV. Sonde electrice Hiden Analytical, cu posibilitate de functionare in camp de

radiofrecventa, la diferite frecvente, cu esantionare cu rezolutie temporala, scanare rapoda, functie

de autocuratare pentru utilizare in plasme de depunere; permite determinarea desnitatilor

electronice si ionice din plasma, a teperaturii electronice si a distributiei energetice a electronilor

c) -Camera ICCD rapida Model Andor DH734, 1024x1024 pixeli, domeniu lungimi de unda

360-1100nm, puls expunere 1.2ns, racire termoelectrica pana la -35OC, intensificator de imagine de

inalta rezolutie diametru 18mm

d)-Spectrograf optic joasa rezolutie Model HR4000 (Ocean Optics, analizor optic

multicanal -OMA), CCD liniar 1024 pixeli, domeniu spectral 200-1200 nm, rezolutie 1nm, cuplat prin

USB la computer ;

3.3. UBB

a) Generator de semnal Tti TG120 20 MHz


19/110

19/110

b)Spectrometre miniaturizate Ocean Optics HR4000 (290 430 nm, rezolutie

0.088nm) si HR4000 CG-UV-NIR OCEAN (200 1100 nm, rezolutie 0.5 nm)

4) Aparatur de msur, control,achiziii de datei caracterizare a materialelor

4.1 UAIC Iai a) Oscilscape perfrmante igitale i analgice e ban larg i sensiblitate 5mV/iv, tip TEKTRONIX, Le Cry i Metrix cu sne e curent i nalt tensiune

b) Sistem Box Car

c) Amplificatoare Lock-in

d) Spectrofotometru de raze x (XPS)

e) Elipsometru pentru studiul proprietailor optice ale filmelor subtiri model EL X-01R

(Laser He-Ne 632,8nm, incidenta variabila, precizie 0,002 grade);

f) Microscop de forta atomica (AFM) NT-MDT Solver Pro-M (- Mod contact, non-contact,

curbe de forta, tunelare; Posibilitati: topografie, faza, forte magnetice, electrostatice, viscoelastice)

g) Spectrofotometru UV-Vis Thermo Scientific Evolution 300 (Domeniul lungimii de unda:

190-1100 nm; largime benzii: variabila ( 0,5 1 1,5 2,0 4,0 ) nm; Surse de radiatii : lampa XENON; Mod

de lucru: absorbanta, transmitanta, reflectanta speculara si difuza)

h) Difractometru de razeX

i) Alte aparate igitale e msur

4.2 INFLPR

a) Osciloscop Tektronix TDS 350, 200 MHz; 2 canale.

b) Analizor optic multicanal (OMA). Domeniu spectral: 200-900 nm, 1.5 nm,

c) Microscop interferometric, LOMO, 5 nm

d) Spectrometru de masa, 0-200 AMU, Presiune de lucru < 10-2

Pa

e) Aparate de masura digitale, 0-1000V, 1mV, 0-10A, 1mA,

f) Sisteme de calcul cu periferice: 5 buc, Pentium

g) Instalatie de testare la temperaturi inalte, Camera de testare 550 x 620 mm , incalzire cu

fascicul de electroni, P ~ 1,5 kW. Diagnostica: termocuplu Wre/Wre, Pirometru IR pentru gama 250-

2000 C, Camera video IR Hitachi KP-M1AP. Utilizare: teste termo-mecanice pe probe din CFC

acoperite cu wolfram.

h) Spectrometru Optic cu Descarcare Luminiscenta. Aparatul poate analiza pana la 29 de

elemente in adancimea uni strat superficial. Limita de detectie pentru cele mai multe elemente este

la nivelul ppm. Precizia de masura este de ~ 2%. Adancimea tipica a stratului analizat: zeci de

microni.


20/110

20/110

i) Microdurimetru. Sarcini: de la 10 gf la 1.000 gf. Marire microscop: 100 x 1000 x.

Penetrator Vickers si Knoop. Program software dedicat pentru inregistrarea automata si citirea

imaginilor cu afisarea duritatii.

j) Laborator metalografic. Aparatura de sectionare de precizie (10 m), montare in bachelita,

lustruire si analiza straturi superficiale.

4.3 UBB

a)Osciloscop Tektronix TDS 220 prevazut cu modul de achizitie, respectiv software

dedicat, Sonde de inalta tensiune P5100 Tektronix 2500V i Sna e curent calibrata (Fischer

F-33-2)

b)Generator de radiofrecventa (13,56 MHz; 10 80 W) (laboratory-made)

c)Acces la infrastuctura e cercetare a Institutului e Cercetri Interisciplinare al

Universitii Babe-Blyai Cluj (Difractmetru Rx, AFM, XPS, SEM, etc.)

Cooperari interne si internationale

La nivel nainal i internainal exist clabrari ntre clectivele e cercetare i respectiv acruri

e clabrare ficializate ntre instituii e cercetare i universiti, astfel:

Cooperari interne

UAIC colaboreaza cu

a) INFLPR Bucureti n meniul stuiului plasmei TVA i al escrcrilr magnetrn

b) INOE Bucureti

c) Institutul e chimie macrmlecular Petru Pni in Iai

) Institutul e Fizic Tehnic in Iai

e) Univesritatea Politehnica din Bucureti

INFLPR colaboreaza cu:

a) UAIC in Iai n diagnoza plasmei

b) Institutul National de Fizica Materialelor, Magurele, Bucuresti, in domeniul caracterizarii

prin XPS, TEM a nanoparticulelor metalice.

c) Institutul de Chimie Fizica IC Murgulescu, Bucuresti, in domeniul determinarii

raspunsului materialelor depuse la gaze toxice

d) Universitatea petrol si Gaze Ploiesti, in domeniul purificarii materialelor

nanostructurate carbonice


21/110

21/110

e) Universitatea Bucuresti- Facultatea de Fizica in domeniul polimerizarii in plasma si

caracterizarii proprietatilor catalitice a nanowallurilor de carbon

f) INOE, Magurele Caracterizarea optica a filmelor subtiri obtinute prin metoda TVA

g) IFIN HH, Magurele- caracterizarea filmelor subtiri obtinute prin metoda TVA, folosindanaliza cu fasciol de ioni;

h) Univ. Ovidius Constanta, caracterizarea filmelor subtiri obtinute prin metoda TVA cu

proprietati magnetorezistive (GMR/TMR);

i) Universitatea din Craiova, caracterizarea la suprafata (AFM, MFM, EFM) a filmelor

subtiri obtinute prin metoda TVA;

j) SCN, Mioveni, caracterizarea structurala ale filmelor subtiri obtinute prin metoda TVA

k) INCERPLAST SA

l) Institutul National de Stiinte Biologice

Cooperari internaionale

UAIC in Iai este implicatn clabrri cu:

a) Universitatea din Innsbruck, Austria - Diagnoza plasmei -

b) Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasma, Paris, Franta Descrcarea magnetrn,

experiment i melare

c) Universitatea Shizuoka, Japoniaescrcri e micrune i tratamente e suprafa

d) Universitatea din Lille Iablaie laser i iagnza plasmei

e) Universitatea Tehnic in Einhven, Olana plasma magnetizat, iagnza plasmei, n

programul EURATOM

INFLPR

a) Institut de Recherche sur la fusion par confinement magnetique (IRFM )CEA Cadarache,

France , in domeniul procesarii materialelor de interes nuclear ( filme subtiri compozite,particule metalice).

b) Universitatea Tehnica din Eindhoven, Olanda

c) Universitatea din Patras, Grecia

d) Institutul Unificat de Cercetari Nucleare Dubna (IUCN Dubna);

e) IPT Fraunhofer, Aachen, Germania si 7 firme SME din Europa pentru implementarea

tehnologiei de tratare a matritelor de forjare prin aliere cu laserul si nitrurare ionica


22/110

22/110

f) CCFE, UK, n acoperirea cu W a unui numar de cca. 2.000 placi din CFC pentru primul

perete de la JET

g) IPP Garching, Germania caracterizarea filmelr subtiri btinute prin metele TVA i ,

CMSII (Combined Magnetron Sputtering and Ion Implantation) folosind analiza cu fasciol

de ioni; studii privind retentia si disorbtia combustibilului nuclear in aceste filme subtiripentru determinarea retentiei de D si He in straturile de W

h) FZ Juliech, Germania pentru realizarea acoperirilor marker pentru 30 de placi din

divertorul JET

i) Joseph Stefan Institute, Slovenia - caracterizarea structurala si morfologica a filmelor

subtiri obtinute prin metoda TVA; studii privind permeatia combustibilului nuclear in

aceste filme subtiri

j) VTT, ESPOO, Finland - caracterizare compozitionala ale filmelor subtiri obtinute prin

metoda TVA

Subiecte de cercetare n cadrul temei. Realizri si perspective

1.1 Procese si fenomene din plasmele descarcrcrilor n gaze la presiune joasa produse de

cmpuri electrice continue, radiofrecven, microunde sau pulsate i diferite configuratii ale

electrozilor; (procese de generare, caracterizare, modelare)

Realizari

1.1.1. Studiul efectului de monocromatizare, care se refera la reducerea spectrului de emisie

al unei descarcari de tip luminiscent intr-un amestec de gaze practic la o singura linie spectral.

Acest efect a fost observat mai nti la descarcarea de radiofrecventa in amestecul neon-hidrogen.

Efectul apare atunci cind amestecul de gaze cuprinde cel putin un gaz electropozitiv si un gaz

electronegativ. Efectul de monocromatizare apare la totate gazele nobile atunci cand se aditioneaza

hidrogen, sau alte gaze electronegative (O2 si Cl2)

1.1.2 Stuiul surselr e raiaie tip excimer bazate pe plasma de temperatura joasa; au fost

realizate surse de radiatie excimerice utilizind amestecul Xe + Cl2 si Xe + I. In configuratii de tip

display cu plasma, placi plan-paralele cu bariera de dielectric si spatiu interelectrodic sub-milimetric.

1.1.3 Studiul descarcarilor tip magnetron si rezonanta electronica tip ciclotron pentru

depuneri de filme dure sau cu proprietati antifrictiune.

1.1.4 Studiul descarcarilor in curent continuu in vapori metalici la presiune joasa, o prioritate

romaneasca - respectiv arcul termoionic in vid sau TVA ( Thermoionic Vacuum Arc). Descarcarea se

produce in vaporii continuu generati la anod. Arcul este perfect localizat si in interiorul unei

camere de recatie metalice se pot monta mai multe surse, cu diverse materiale de evaporat

simultan. Deoarece densitatea de putere care ajunge la anod depinde de puterea fasciculului de

electroni si de suprafata anodului, practic nu exista limita superioara de temperaturi la care pot


23/110

23/110

ajunge diverse materiale; plasma produsa genereaza ioni a caror energie poate fi perfect controlata

si stabilita la valori dorite. Ionii produsi in plasma bombardeaza straturile subtiri care se formeaza

chiar cu ionii materialului care se depune.

1.1.5 Studiul plasmelor cu microparticule. (subiect care a constituit n ultimii 20 de ani

subdomeniul cu cea mai spectaculas cretere n fizica plasmei). Frmarea cristalelr n plasm areloc atunci cnd cuplajul electrostatic dintre microparticule este dominant. La nivel macroscopic,

cristalele frmate n plasma se aseamn cu materia cnensat i prezint prprieti fizice

nebinuite. A fst realizat un stuiu experimental asupra interaciei jeturilr e plasm cu cristalele

frmate n plasm. Acest stuiu abreaz menii e maxim interes i actualitate care sunt irect

legate e natura frei exercitatee ctre un jet e plasm asupra micrparticulelr, ptenialului

electric in jurul micrparticulelr, precum i e prpagarea unelr e micrparticule atrate

curgerii ionilor. Un jet e plasm a fst prus ntr-un tun coaxial prin aplicarea unei tensiuni de

ordinul a 1-10 kV, la un curent pe puls de 1-2 kA. Viteza a fost de ~10 km/s. O plasma rf de tip

capacitiv la jas presiune va permite crearea e cristale cnstituite in micrparticule sferice i

alctuite in materiale iferite precum plasticul sau carbnul, n stratul e separare e plasm al

electrodului inferior.

1.1.6 A fst stuiat fenmenul e histerezis in escrcrile magnetrn pruse n gaze

reactive. S-a artat c acest fenmen este eterminat esenial e fenmenle e epunere a

meterialului pulverizat e int i e reactivitate a acestuia n prezena gazelr reactive in

escrcare. A fst prpus met nu e stuiu a acestui fenmen flsin escrcarea

magnetron n regim pulsat.

1.1.7. Au fst ause cntribuii la evienierea i clarificarea rolului prceselr la suprafaa

catului, respectiv la suprafaa incintei e escrcare i a suprtului e prbe n apariia icaracterizarea fenmenului e histerezis n escrcarea magnetrn reactiv.

1.1.8. A fst pus n eviena frmarea stratului ublu anic i a fst clarificat rlul acestuia

n mecanismul e funcinare a TVA.

1.1.9. A fst stuiat cinetica particulelr pulverizate in inta unei escrcri magentrn

plan i au fast ause cntribuii semnificative n nelegerea mecanismelor de termalizare a

particulelor pulverizate

2.10 A fst stuiat inamica plumei e plasm frmat la interacia unui fascicul laser cu

int sli. A fst pus n evien structura ubl a acestei plume care arat prezena a u etape

n frmarea i evluia spi-tempral a acesteia

2.11. Au fost studiate fenomenele de descarcare generate in configuratii de descarcare

variate (cu electrozi interiori plan paraleli, cu electrozi exteriori inelari, in configuratie cilindrica,

configuratie electrod- duza generatoare de plasma in expansiune);

2.12. Au fst ause cntribuii la identificarea proceselor de creare si excitare a speciilor din

plasmele de presiune joasa generate in curent continuu si radiofrecventa;


24/110

24/110

1.2. Generarea, caracterizarea i modelarea plasmei descrcrilor la presiuni joase n

cmpuri electrice si magnetice combinate (plasme magnetron, capcane magnetice, plasme

multielectrodice, excitare la doua sau mai multe frecvente, plasma reflex, etc.) produse prin

descrcri electrice n gaze nobile i amestecuri de gaze, vapori metalici, vapori organici i organo -

metalici, gaze inerte, hidrocarbonice sau fluorurate i amestecuri ale acestora (plasme reactive

magnetron; arc termoionic in vid, plasme CVD - procese de generare, caracterizare, modelare)

Realizri:

1.2.1 Au fost realizate sisteme de generare a plasmelor bazate pe descarcari de

radiofrecventa 13.56 MHz in configuratii variate, cu electrozi plan paraleli, in configuratie

tubulara sau in jet de plasma, la nivele diferite de putere, atat cu functionare continua, cat si

pulsata (timpi on off in intervalul 1 10-6 secunde, duty cycle in domeniul 1 90%). Cu acestea

sisteme au fost generate plasme in amestecuri argon/acetilena, argon acid acrilic, amestcuri cu

monomeri pentaciclici. Aceste plasme surse sunt utilizate in special pentru depunerea de filme

subtiri prin Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition. A fost studiata dependenta intreprecursorii utilizati, conditiile plasmei si caracteristicile materialului (carbon nanostructurat-

nanowalluri, nanofibre, la carbon amorf hidrogenat si filme polimerice conductoare).

1.2.2 Au fost generate plasme pentru modificarea suprafetelor prin expunere la plasma

realizndu-se n acest fel lrgirea domeniului de aplicativitate a surselor de plasma generate la

presiune joasa in gaze variate pentru depuneri prin PECVD si tratare a suprafetelor, inclusiv

pentru functionalizarea pulberilor prin fluidizare in plasma.

1.2.3. Au fot dealizate dispozitive pentru producerea escrcrii magnetrn cu inte plane

care s permit stuierea cineticii particulelr pulverizate in int. Aceste rezultate aducinfrmaii e interes i pentru cmunitatea specilitilr in meniul fuziunii nucleare cntrlate

une interacia plasmeicu ivertrul sau primul perete al instalaiai TOKAMK cnuce la prcese

similare de pulverizare a materialului din care sunt realizate aceste componente

1.2.4. Au fst binute rezultate ntabile n utilizarea melului e flui n melarea

cmprtrii plasmei in escrcarea magnetrn plan n argn. Melul a fst extins i n cazul

unei escrcri magnetrn n prezena gazelr reactive (cncret amestec argn oxigen)

1.2.5. A fst realizat instalaie pentru prucerea unei clane e plasm magnetizat n

veerea testrii snelr electrice i a analizrului multicanal prpuse i utilizate ca sisteme e

iagnz a plasmei in instalaia Pilt-Psi din Olanda.

1.2.5. Pentru stuierea plumei e plasm frmat la interacia raiaiei laser cu inte sl ide a

fst realizat instalaie cu incinte specilaizate e vi ultra nalt pentru a asigura puritate ct

mai mare a materialului epus prin ablaie.

1.3 Metode i mijloace de diagnoz i monitorizare a plasmelor descrcrilor produse la

presiuni joase (sonde, imagerie cu rezoluie spaial i temporal, spectroscopie de emisie i

absorbie laser, spectrometrie de masa, alte metode);

Realizari


25/110

25/110

1.3.1. O atenie special a fst acrat investigarii plasmelor de presiune joasa prin

spectroscopie optica de emisie si determinarea parametrilor plasmei in urma fitarii spectrelor

simulate cu spectre experimentale. Aceste tehnici fiin preferate atrit caracetrului lr

neperturbativ.

1.3.2. Rezultate remarcabile au fst binute flsin tehnica e iagnz prin metaabsrbiei raiaiei laser. Flsin simetria axiala a sitemelr stuiate, magnetrn circular plan,

respectiv magnetron cilindric, s-a putut bine istribuia spaal a cncentraiei speciilr anlizate

(metastabilii de argon sau atomii materialului intei)

1.3.3. Flsin raiaia ielr laser a fst pus la punct tehnica LIF pentru caractrizarea

cmplet a cineticii particulelr pulverizate in inta unui magentrn plan, respectiv fluxurile acestr

particule.

1.3.4. A fst prpus i utilizat un sistem de analizor multicanal (cu 61 de colectori) pentru

iagnz plasmei in instalaia Pilt Psi e la FOM Olana n carul prgramului EURATOM. Acestistem a fst realizat i testat n labartrul e fizica plasmei e la UAIC.

1.3.5. Dinamica unei escrcri magnetrn reactiv a fst stuiat cu ajutrul tehnicii e

ftgrafiere ultrarapi (eantinare tempral de minimum 3 ns), tehnic extis i la stuliu

inamicii plumei e plasm frmat la interacia fascilului laser e putere cu inte sle.

1.3.6. In ultimii ani au fost implementate noi metode si tehnici de diagnosticare a plasmei,

bazate pe masuratori de sonde electrice cu functionare in radiofreceventa, spectrometrie de masa a

speciilor neutre si ionizate din plasma, inclusiv a energiei acestora, precum si imagistica cu rezolutie

spatio-temporala. Acestea au permis elucidarea unor mecanisme de generare a speciilor in plasma si

controlul proceselor de depunere in plasma.

1.4. Valorizarea potentialului aplicativ al plasmelor descrcrilor de presiune joas

(interacii plasm suprafa; modificarea suprafeelor pentru inginerie, biologie, medicina;

depunerea de filme subiri i sinteza de materiale noi; plasmele ca surse de fotoni, atomi,

molecule, clusteri, nano i microparticule, aplicatii in domeniul iluminatului public - eliminarea

mercurului).

Realizari

1.4.1. Extinderea tehnologiei combinate de aliere cu laserul si nitrurare ionica pentru

aplicatii industriale. In cadrul programelor Europene FP6 si FP7 au fost dezvoltate tehnologii de

aliere/dispersie cu laserul combinate cu nitrurarea si aplicate la matritele de forjare. INFLPR

impreuna cu Institutul Fraunhofer de Tehnologii de Productie, Aachen, Germania au fost parteneri

in proiectele respective (FORBEST si CURARE). Alierea sau dispersia laser se realizeaza cu pulberi de

TiC, WC+Co sau WC+Co+Cr pe o adancime de cca. 1 mm. Dupa aliere suprafata se rectifica si se

nitrureaza in plasma. In felul acesta sub stratul nitrurat exista un strat aliat cu o duritate de 700-800

HV care mareste mult rezistenta la oboseala. Prin acest tratament combinat durabilitatea matritelor

testate a crescut cu 50-200 % in comparatie cu tratamentele de suprafata aplicate in prezent.


26/110

26/110

Aceasta tehnologie urmeaza sa se dezvolte si la INFLPR prin implementarea proiectului CETAL. In

plus, dupa nitrurare se va incerca si acoperirea cu un strat dur (2.500-3.000 HV0.1) rezistent la

temperaturi inalte care sa mareasca si mai mult rezistenta la uzura si coroziune a straturilor obtinute

prin alierea cu laserul si nitrurare in plasma.

1.4.2. Realizarea de filme polimerice subtiri prin tehnica PECVD la presiune joasa;

1.4.3. Sinteza materialelor nanostructurate, in particular a nanowall-urilor de carbon si

nanofibrelor de carbon

1.4.4. Realizarea de filme subtiri oxidice prin combinarea PECVD cu ablatia laser

1.4.5. Realizarea de materiale nanocompozite metal/carbon

1.4.6. Realizarea de suprafete nanostructurate care inhiba crestrea celulara

1.4.7. Realizarea de nanomembrane prin procesarea in plasma de presiune joasa amembranelor nucleare (nuclear track membranes) in vederea imbunatatirii proprietatilor de filtrare;

Publicaii

1. D. Luca, A.W. Denier van der Gon, V. Anita, M.W.G. Ponjee, H.H. Brongersma, G. Popa Surfacenitridation processes and non-linear behaviour of the reactive magnetron discharge withtitanium target, Vacuum, 62, (2001) 163 - 167

2. C.Aghiorghiesei, G.Popa, R. Schrittwieser, C.Avram, Ion space charge structures; formation andproperties: experiment and similations, J.Plasma Fusion Reserch, 4 (2001) 555 560

3. L. Biborosch, U. Ernst, G. Popa, K. Frank, On the cathode sheath in microhollow cathode

discharge,J.Plasma and Fusion Research, 4, (2001) 297 - 3014. L. Sirghi, Y. Hatanaka, G. Popa, Control of plasma parameters and wall sheath voltage in radiofrequency magnetron discharge by grid bias.J. Appl. Phys.91, (2002) 4026 - 4032

5. C. Cstin, G. Gusset, G. Ppa, Mlisatin une charge magntrn c ans lArgn par unmodle fluide, Le Vide304 (2002) 308 - 315

6. I. Mihaila, G.Popa, V.Anita, C.Costin, L.Sirghi and I.Turcu - La function de distribution deselectrons dans une decharge magnetron en argon avec une cible en Aluminium,, Le Vide, 304,(2002) 316 - 322

7. I. A. Rusu, G. Popa, J.L. Sullivan, Electron plasma parameters and ion energy measurement at thegrounded electrode in an rf discharge,J. Phys.D: Appl. Phys., 35 (2002) 2808 - 2817

8. D.Luca, M.W.G.Poinjee, W:P.A. Jansen, V.Anita, G.Popa and H.H.Brongersma, Oxidation of TiN

surface under a low-pressure O2 atmosphere, Rom. Rep. in Phys 54, (2002) 427-4319. T. Gyergyek, M. Ceerceek, R. Schhrrittwieseer, C. Ionita, G. Popa, V. Pohoata ExperimentaalStudy of the Creation of a Fire-rod II. Emissive Probe Measurements, Contrib. Plasma Phys., 43(2003) 11-24

10.V. Pohoata, G.Popa, R.Schrittwieser, C.Ionita and M.Cercek, On the properties and control of theanode double layer oscillations and related phenomena, Phys. Rev.E68, (2003) 0164xx

11.C. Costin, L. Marques, G. Popa and G. Gousset, Two-dimensional fluid approach to the dcmagnetron discharge, Plasma Sources Sci. Technol. 14 (2005) pp. 168-176

12.M.Gheorghiu, M.Aflori, D.Dorohoi and G.Popa, Polyethileneterephthalete (PET) films interactionwith low energy oxygen ions,J.Mol. Structure, 744-747 (2005) 841-844


27/110

27/110

13.P. C. Balan, R. Apetrei, D. Luca, C. Ini, R. Schrittwieser, G. Ppa Electrical and opticaldiagnosis of a cavity hollow-cathode post-ischarge use as a sputtering surce, JOAM, 7, no.5,(Oct. 2005) 2459 - 2464

14.C. Costin, G. Popa, G. Gousset On the secnary electrn emissin in DC magnetrnischarge,JOAM, 7, no.5, (Oct 2005) 2465 - 2470

15. I. A. Rusu, G. Popa, S. O. Saied, J. L. Sullivan Argn rf plasma treatment f PET films fr Silicnfilms ahesin imprvement,JOAM, 7, no.5, (Oct. 2005) 2529 - 253416.V.Tiron, C.Vitelaru, M.Solomom, F.Tufescu, G.Popa, Transitory phenomena in pulsed reactive

magnetron discharge,JOAM, 8, nr. 1 (2006) 66-7017.R. Apetrei, D. Alexandroaei, D. Luca, P. Balan, C. Ionita, R. Schrittwieser, and G. Popa OES

Diagnostic of the Discharge Plasma in a Hollow-Cathode Sputtering Source, Jap.J. Appl. Phys., 45,10B (2006) 8128-8131

18.R. Apetrei, D. Alexandroaei, D. Luca, P. Balan, C. Ionita, R. Schrittwieser, and G. Popa, PulsedRegime of a Hollow-Cathode Discharge Used in a Sputter Source, Jap.J. Appl.Phys.45, nr. 10B(2006) 8132-8136

19.Lucel Sirghi, Gheorghe Popa, Yoshinori Hatanaka, Heating of polymer substrate by discharge

plasma in radiofrequency magnetron sputtering deposition, Thin Solid Films515 (2006) 1334 133920.C.Costin, T. Minea, G.Popa and G. Gousset, Fluid Modelling of DC Magnetrons Low Pressure

Extention and Experimenal validation, Plasma Process. Polym. 4 (2007) 51 5521.L. de Poucques, C. Vitelaru, T. M. Minea, J. Bretagne and G. Popa. On the anisotropy and

thermalization of the metal sputtered atoms in a low-pressure magnetron discharge , EPL, 82(2008) 15002 - 15011

22.M. L. Solomon, Steluta Theodoru and G. Popa Secondary electron emission at Langmuir probesurface,JOAM10 (2008) 2011 - 2014

23.C. Vitelaru, V. Tiron, C.Andrei, S.Dobrea and G. Popa, On the density of argon metastables in acylindrical magnetron dischargeJOAM10 (2008) 2003 2006

24.A. Anghel, C. Porosnicu, M. Badulescu, I. Mustata, C. P. Lungu, K. Sugiyama, S. Linding, K. Krieger,J. Roth, A. Nastuta, G. Rusu and G. Popa. Surface morphology influence on D retention in Be filmsprepared by thermionic vacuum arc method, Nucl. Instrum. and Methods in Phys. Res. Sec.BVolume 267, Issue 2, , (2009) 426-429

25.V. Tiron, S. Dobrea, C. Costin and G. Popa, ON THE CARBON AND TUNGSTEN SPUTTERING RATEIN A MAGNETRON DISCHARGE, Nucl. Instrum. and Methods in Phys. Res. Sec.B B 267 (2009)434437.

26.Vitelaru C, de Poucques L, Hytkova T, Minea T M, Boisse-Laporte C, Bretagne J, Popa G, Pressureeffect on the velocity and flux distributions of sputtered metal species in magnetron dischargemeasured by space-resolved tunable diode laser induced fluorescence Plasma Process. Polym. 6,(2009) DOI: 10.1002/ppap.200930801

27.V.Tiron, C. Andrei, A. V. Nastuta, G. B. Rusu, C. Vitelaru an G. Ppa, Carbn an TungstenSputtering in a Helium Magnetrn Discharge, IEEE Transaction on Plasma Science, Special IssueElectrical Discharges in Vacuum, Vol. 37, August (2009); 1581-1585,

28.C. Vitelaru, C. Aniculaesei, L. de Poucques, T.M. Minea, C. Boisse-Laporte, J. Bretagne ,G. PopaTunable diode laser induced fluorescence on Al and Ti atoms in low pressure magnetrondischarges,J.Phys.D: Appl.Phys, 42 (2010)124013.

29. Iuliana Motrescu, Akihisa Ogino, Shigeyasu Tanaka, Taketomo Fujiwara, Shinya Kodani, HirokazuKawagishi, Gheorghe Popa and Masaaki Nagatsu, Modification of Peptide by Surface WavePlasma Processing, Thin Solid Films, 518, (2010) 302-310

30. C. Costin, T. M. Minea, G. Popa, G. Gousset, Plasma kinetics of Ar/O2 magnetron discharge bytwo-dimensional multifluid modeling, J. Vac. Sci. Technol. A, 28, No. 2, Mar/Apr, (2010) 322-328


28/110


29/110

29/110

52.A. Ricard , A. Popescu , A. Baltog A, C. P. Lungu, G. Musa, Influence of the wall material on Natom density in a downstream nitrogen plasma, Vide-Science Technique et Applications, 52:(280) (1996) 248 254

53.G. Musa, A. Baltog, C. P. Lungu, G. Bajeu, Influence of H2 addition to the Ne+1%Xe gas mixtureon the time evolution current and light of a narrow barrier gap discharge, Rom. J. of

Optoelectronics, 2 (1994) 53-57.54.G. Musa, C. P. Lungu, A. Popescu, A. Baltog, An analysis of the mechanism ofmonochromatisation of Ne-Ar-H2 filled plasma display light IEICE Transaction on Electronics, E75-C (1992) 241-245

55.C. Gavrila, I. Gruia, C. Lungu, Determining the radial distribution of the emission coefficientfrom a plasma sourceJOAM RAPID COMMUNICATIONS, 3, No. 8, (2009) 835 838.

56.S.D.Popa, C.L. Ciobotaru, P.Chiru, Modification of the nytrogen spectrum in a N2-H2 flowingd.c. discharge,J.Appl.Phys.D, 31(1998) L53-L55

57.G. Musa, A. Baltog, L.C. Ciobotaru, P. Chiru, C.P. Lungu, E. Raiciu and A. Ricard Time evolutionof a discharge current and light intensity in a PDP with Ne-H2 gas mixtures, The EuropeanPhysical Journal of Applied Physics, 28 (2004) 339-341

58.L.C. Ciobotaru, P. Chiru, C.Neacsu, G. Musa, PDP type barrier discharge ultraviolet radiationsource,Journal of Optoel. and Adv. Materials,. 6, No.1, (2004) 321-324.59.G.Musa, L.C. Ciobotaru, P.Chiru, A. Baltog The M-effect in Argon-Hydrogen gas mixtures,

Journal of Optoel. and Adv. Materials, 6, No 2, (2004) 459-46460.L.C. Ciobotaru, G. Musa Tentative explanation of selective population of the 2p1 level of neon

atoms of M-effect in NeonHydrogen and Neon-Oxygen gas mixtures,Journal ofOptoelectronics and Adv. Materials. . 6, No. 4, (2004)1339-1344

61.G.Musa, L.C.Ciobotaru, Barbu Ionut The M-effect in A.C./D.C. discharges in He+O2/Cl2 gasmixtures,Journal of Optoelectronics and Adv. Materials, 8, No. 3, (2006) 1292-1297.

62.Geavit Musa, L.C. Ciobotaru New considerations on mechanisms involved in M-effect inelectropositive-electronegative gas mixtures,Journal of Optoelectronics and Adv. Materials/

Rapid Communications, 3, (2007) 73-7863.G. Musa, L.C. Ciobotaru, Bianca Cudalbu, P. Chiru, C.P. Lungu, PDP type discharge as anefficient UV light source, Plasma Applications and Hybrid Functionally Materials, Japan, vol.11, pp 215, 2001.

64.S.D.Popa, L.C. Ciobotaru, Changes of the nitrogen 2-nd positive system due to small methaneaddition,Journal of Optoelectronics and Adv. Materials, Vol.9, No 9, sept. 2007

65.L.C. CiobotaruThe monochromatisation effect of radiation in AC/DC multiple gas mixturesdischarges and the comparison with the excimer radiation generation mechanisms, RomanianReports in Physics, Vol. 60, 2009

66.L.C. Ciobotaru Monochromatisationeffect AC/DC discharges comparative behavior,Romanian Reports in Physics, accepted

67.D. Falie, L.C. Ciobotaru 3D Image Correction for Time of Flight (ToF) Cameras, REVIEW OFSCIENTIFIC INSTRUMENTS, accepted

68.L.C. Ciobotaru, P. Chiru, C. Neacsu, G. Musa PDP type barrier discharge as an efficientexcimer ultraviolet radiation source, Romanian Reports in Physics, Vol. 54, No 6-10, p.343-351,2002

69.D. G. Dimitriu, M. Aflori, L. M. Ivan, M. Agop Experimental and modeling results on multipledouble layers in low-temperature discharge plasma, IEEE Transactions on Plasma Science 39(2011), acceptat, sub tipar, DOI: 10.1109/TPS.2011.2136389, ISSN 0093-3813;

70.D. G. Dimitriu, C. Ionita, R. Schrittwieser Nonlinear effects related to the simultaneousexcitation of three instabilities in magnetized plasma, Contributions to Plasma Physics,acceptat, sub tipar, DOI: 10.1002/ctpp.201010159, ISSN 0863-1042;


30/110

30/110

71.C. Stan, C. P. Cristescu, D. G. Dimitriu Multifractal analysis of intermittency in a dischargeplasma, Romanian Journal of Physics 56 (Suppl. 1)(2011), acceptat, sub tipar, ISSN 1221-146X;

72.O. Niculescu, D. G. Dimitriu, V. P. Paun, P. D. Matasaru, D. Scurtu, M. Agop Experimental andtheoretical investigations of a plasma fireball dynamics, Physics of Plasmas 17 (4)(2010)042305 1-10, ISSN 1070-664X;

73.C. Stan, C. P. Cristescu, D. G. Dimitriu Analysis of the intermittent behaviour in a low-temperature discharge plasma by recurrence plot quantification, Physics of Plasmas 17 (4)(2010) 042115 1-6, ISSN 1070-664X;

74.S. Gurlui, D. G. Dimitriu, C. Ionita, R. W. Schrittwieser Spectral investigation of a complexspace charge structure in plasma, Romanian Journal of Physics54 (7-8) (2009) 705-710, ISSN1221-146X

75.C. Stan, C. P. Cristescu, S. Chiriac, D. G. Dimitriu Noise induced change in the dynamics ofanodic double layers, Romanian Journal of Physics54 (7-8)(2009) 699-704, ISSN 1221-146X;

76.O. Niculescu, D. G. Dimitriu On the generation of stable complex oscillations in low-temperature plasma, Romanian Journal of Physics 54 (5-6)(2009) 577-584, ISSN 1221-146X;

77.L. M. Ivan, M. Aflori, G. Amarandei, D. G. Dimitriu Simultaneous excitation of concentric and

nonconcentric multiple double layers in plasma, IEEE Transactions on Plasma Science36 (4)(2008) 1396-1397, ISSN 0093-3813;78.L. M. Ivan, D. G. Dimitriu, M. Sanduloviciu, O. Niculescu On the complex self-organized

systems created in laboratory,Journal of Optoelectronics and Advanced Materials 10 (8)(2008) 1950-1953, ISSN 1454-4164;

79.M. Aflori, D. O. Dorohoi, D. G. Dimitriu Spectrophotometric measurements in an rfcapacitively-coupled oxygen discharge, Optoelectronics and Advanced Materials RapidCommunications 2 (8) (2008) 478-481, ISSN 1842-6573;

80.S. Chiriac, L. M. Ivan, D. G. Dimitriu Intermittency scenario of transition to chaos in plasmarelated to the non-concentric multiple double layers, Romanian Journal of Physics, 53 (1-2)(2008) 303-309, ISSN 1221-146X;

81.G. Amarandei, D. G. Dimitriu, A. K. Sarma, P. C. Balan, T. Klinger, O. Grulke, C. Ionita, R.Schrittwieser Studies on the suitable materials for a laser-heated electron-emissive plasmaprobe, Romanian Journal of Physics 53 (1-2) (2008) 311-316, ISSN 1221-146X;

82.L. M. Ivan, S. A. Chiriac, G. Amarandei, D. G. Dimitriu Experimental basis of a commonphysical mechanism for the concentric and non-concentric multiple double layers in plasma,Romanian Journal of Physics 53 (1-2) (2008) 317-324, ISSN 1221-146X;

83.M. Mihai-Plugaru, L. M. Ivan, D. G. Dimitriu Experimental investigation of a firerod in weaklymagnetized diffusion plasma, Romanian Journal of Physics 53 (1-2) (2008) 325-329, ISSN 1221-146X;

84.D. G. Dimitriu, M. Aflori, L. M. Ivan, C. Ionita, R. Schrittwieser Common physical mechanismfor concentric and non-concentric multiple double layers in plasma, Plasma Physics andControlled Fusion

49(3) (2007) 237-248, ISSN 0741-3335;

85.S. A. Chiriac, D. G. Dimitriu, M. Sanduloviciu Type I intermittency related to the spatio-temporal dynamics of double layers and ion-acoustic instabilities in plasma, Physics of Plasmas14 (7) (2007) 072309 1-5, ISSN 1070-664X;

86.C. Ionita, D. G. Dimitriu, R. W. Schrittwieser Complex space charge structures in laboratoryand natural plasmas,Journal of Optoelectronics and Advanced Materials 9 (9) (2007) 2954-2959, ISSN 1454-4164;

87.D. G. Dimitriu Plasma fusion torus as a complex space charge structure,Journal ofOptoelectronics and Advanced Materials 8 (1) (2006) 128-131, ISSN 1454-4164;

88.S. Chiriac, M. Aflori, D. G. Dimitriu Investigation of the bistable behaviour of multiple anodicstructures in dc discharge plasma,Journal of Optoelectronics and Advanced Materials 8 (1)(2006) 135-138, ISSN 1454-4164;


31/110

31/110

89.M. Mihai-Plugaru, L. M. Ivan, D. G. Dimitriu Space charge configuration formed in weaklymagnetized diffusion plasma,Journal of Optoelectronics and Advanced Materials 8 (1) (2006)156-159, ISSN 1454-4164;

90.D. G. Dimitriu, E. Lozneanu, M. Sanduloviciu Plasma experiments with relevance for nano-science,Journal of Optoelectronics and Advanced Materials 8 (3) (2006) 967-970, ISSN 1454-

4164;91.M. Aflori, G. Amarandei, L. M. Ivan, D. G. Dimitriu, M. Sanduloviciu Experimental observationof multiple double layers structures in plasma. Part I: Concentric multiple double layers, IEEETransactions on Plasma Science33 (2) (2005) 542-543, ISSN 0093-3813;

92.L. M. Ivan, G. Amarandei, M. Aflori, M. Mihai-Plugaru, C. Gaman, D. G. Dimitriu, M.Sanduloviciu Experimental observation of multiple double layers structures in plasma. PartII: Non-concentric multiple double layers, IEEE Transactions on Plasma Science33 (2) (2005)544-545, ISSN 0093-3813;

93.M. Sanduloviciu, D. G. Dimitriu, L. M. Ivan, M. Aflori, C. Furtuna, S. Popescu, E. LozneanuSelf-organization scenario relevant for nanoscale science and technology,Journal ofOptoelectronics and Advanced Materials7 (2) (2005) 845-851, ISSN 1454-4164;

94.M. Aflori, G. Amarandei, L. M. Ivan, M. Mihai-Plugaru, D. G. Dimitriu, C. Ionita, R. Schrittwieser Experimental control of the generation and dynamics of a complex space charge structure ina double plasma machine,Acta Physica Slovaca55 (5) (2005) 423-427, ISSN 0323-0465;

95.M. Aflori, G. Amarandei, L. M. Ivan, D. G. Dimitriu, D. Dorohoi Estimating particletemperature for an argon-oxygen discharge by using Langmuir probe and optical emissionspectroscopy,Acta Physica Slovaca55 (6) (2005) 491-499, ISSN 0323-0465;

96.L. M. Ivan, G. Amarandei, M. Aflori, M. Mihai-Plugaru, D. G. Dimitriu, C. Ionita, R. Schrittwieser Physical processes at the origin of the appearance and dynamics of multiple double layers,Acta Physica Slovaca55 (6) (2005) 501-506, ISSN 0323-0465;

97.C. Ionita, D. G. Dimitriu, R. Schrittwieser Elementary processes at the origin of thegeneration and dynamics of multiple double layers in DP machine plasma, International

Journal of Mass Spectrometry233 (1-3) (2004) 343-354, ISSN 1387-3806;98.D. G. Dimitriu Physical processes related to the onset of low-frequency instabilities inmagnetized plasma, Czechoslovak Journal of Physics54 (Suppl. C) (2004) C468-C474, ISSN0011-4626;

99.D. G. Dimitriu, C. Gaman, M. Mihai-Plugaru, G. Amarandei, C. Ionita, E. Lozneanu, M.Sanduloviciu, R. Schrittwieser Simple experimental methods to control the chaos in DPmachine plasma,Acta Physica Slovaca54 (2) (2004) 89-96, ISSN 0323-0465;

100.E. Lozneanu, D. Dimitriu, C. Gaman, C. Furtuna, E. Filep, M. Sanduloviciu Self-organization atthe origin of different states of plasma produced in dc and hf electric fields,Acta PhysicaSlovaca54 (1) (2004) 1-6, ISSN 0323-0465;

101.D. G. Dimitriu, V. Ignatescu, C. Ionita, E. Lozneanu, M. Sanduloviciu, R. Schrittwieser Theinfluence of electron impact ionizations on low frequency instabilities in a magnetized plasma,International Journal of Mass Spectrometry223-224 (2003) 141-158, ISSN 1387-3806;

102.C. Ruset, E. Grigore, T. Glser, S. Bausch, Combined treatments a way to improve surfaceperformances, Journal of Optoelectronics and Advanced materials, Vol.9, No. 6, 2007, pp.1637

1644.103.Thorsten Glaser, Sascha Bausch, Cristian Ruset, Eduard Grigore, Teddy Craciunescu, Ion

Tiseanu, Combined Laser Alloying/Dispersing and Plasma Nitriding, an Efficient Treatment forImproving the Service Lifetime of the Forging Tools, Plasma Process. Polym. 2009, 6, S291S296,

104.R. Schrittwieser, C. Ini, A. Murawski, C. Maszl, M. Asnules, A. Nnstu, G. Rusu, C.Douat, S. B. Olenici, I. Vojvodic, M. Dobromir, D. Luca, S. Jaksch, and P. Sheier, Cavity-hollowcathode sputtering source for titanium films, J. Plasma Physics, 76 (2010) 655664.


32/110

32/110

105.R. Apetrei, C. Catrinescu, D. Mardare, C.M. Teodorescu, D. Luca, Photo-degradation activity ofsputter-deposited nitrogen - doped titania thinfilms, Thin Solid Films 518(4) (2009) 1040-1043.

106.D. Luca, D. Macovei, C.M. Teodorescu, Characterization of Titania Thin Films Prepared byReactive Pulsed-Laser Ablation, Surface Science, 600(18) (2006) 4342-4346.

107.D. Luca, Preparation of TiOx thin films by reactive pulsed-laser ablation, J. Optoel. Adv. Mater.

7 (2) (2005) 625-630.108.L.-S. Hsu, D. Luca, Substrate and annealing effects on the pulsed-laser deposited TiO2 thinfilms, J. Optoel. Adv. Mater. 5 (4) (2003) 841-847.

109.Kulisch, W; Popov, C; Sasaki, T; Sirghi, L; Rauscher, H; Rossi, F; Reithmaier, JP, On thedevelopment of the morphology of ultrananocrystalline diamond films, PHYSICA STATUSSOLIDI A-APPLICATIONS AND MATERIALS SCIENCE, 208 (2011) 70-80

110.von Keudell, A; Awakowicz, P; Benedikt, J; Raballand, V; Yanguas-Gil, A; Opretzka, J; Flotgen,C; Reuter, R; Byelykh, L; Halfmann, H; Stapelmann, K; Denis, B; Wunderlich, J; Muranyi, P;Rossi, F; Kylian, O; Hasiwa, N; Ruiz, A; Rauscher, H; Sirghi, L; Comoy, E; Dehen, C; Challier, L;Deslys, JP, Inactivation of Bacteria and Biomolecules by Low-Pressure Plasma Discharges,PLASMA PROCESSES AND POLYMERS, 7 (2010) 327-352

111.Kulisch, W; Popov, C; Gilliland, D; Ceccone, G; Sirghi, L; Ruiz, A; Rossi, F, Surface properties ofdifferently prepared ultrananocrystalline diamond surfaces, DIAMOND AND RELATEDMATERIALS 18 (2009) 745-749

112.Kulisch, W; Gilliland, D; Ceccone, G; Sirghi, L; Rauscher, H; Gibson, PN; Zurn, M; Bretagnol, F;Rossi, F, Ion beam sputtering of Ta2O5 films on thermoplast substrates as waveguides forbiosensors, J. OF VACUUM SCIENCE & TECHNOLOGY B, 27 (2009) 1180-1190

113.Sirghi, L; Ruiz, A; Colpo, P; Rossi, F, Atomic force microscopy indentation of fluorocarbon thinfilms fabricated by plasma enhanced chemical deposition at low radio frequency power, THINSOLID FILMS, 517 (2009) 3310-3314

114.Kylian, O; Benedikt, J; Sirghi, L; Reuter, R; Rauscher, H; von Keudell, A; Rossi, F, Removal ofModel Proteins Using Beams of Argon Ions, Oxygen Atoms and Molecules: Mimicking the

Action of Low-Pressure Ar/O-2 ICP Discharges, PLASMA PROCESSES AND POLYMERS, 6 (2009)255-261115.Ceriotti, L; Buzanska, L; Rauscher, H; Mannelli, I; Sirghi, L; Gilliland, D; Hasiwa, M; Bretagnol, F;

Zychowicz, M; Ruiz, A; Bremer, S; Coecke, S; Colpo, P; Rossi, F, Fabrication andcharacterization of protein arrays for stem cell patterning, SOFT MATTER 5 (2009) 1406-1416

116.Sirghi, L; Bretagnol, F; Mornet, S; Sasaki, T; Gilliland, D; Colpo, P; Rossi, F, Atomic forcemicroscopy characterization of the chemical contrast of nanoscale patterns fabricated byelectron beam lithography on polyethylene glycol oxide thin films, ULTRAMICROSCOPY 109(2009) 222-229,

117.Mornet, S; Bretagnol, F; Mannelli, I;

gt7_plasmei

Documents