使用分子束质谱法进行大气等离子体分析

由于大气等离子体在处理不适合高真空环境的材料(主要是有机材料)方面的优势，人们对其越来越感兴趣。欧洲杯足球竞彩这种放电一般用光学发射光谱来研究，但是，为了了解被处理材料的表面特征，识别碰撞物种的身份和能量是至关重要的。

使用A的各种气体混合物的大气排放已经使用A检查隐藏EQP质量/能量分析仪．放电由由射频驱动的大气等离子体源产生，并使用多级差分泵浦分子束入口系统进行采样。由不同比例N组成的气体混合物的结果₂阿,₂N₂啊,和₂在氦气中比较。

离子的能量分布是放电功率和进入分析仪和等离子体源之间的距离的函数。

此外，通过外观电位法和电子附着法建立了多种混合物中自由基的生成途径。

实验

(我)放电

基于Stoffels等人[1]设计的射频驱动大气等离子体源产生放电。这个真实的设计被修改加入了第二个同心气体入口来研究气体的混合物。内部的气体入口将氦气输送到等离子体中，外部的气体入口则输送不同比例的待研究气体(氧、氧化亚氮、氮和二氧化碳)。在分子束质谱仪(MBMS)分析仪的入口和等离子体源之间产生了大约7 W的低功率放电，如图1所示。

图1所示。在RF电极或针之间产生的大气等离子体，以及Hiden分子束质谱仪的采样孔。

(2)诊断

采用三级差分泵浦分子束进气系统对大气排放中形成的样品进行了采样。随后，用Hiden EQP质量/能量分析仪检测这些物种。图2显示了这种安排的原理图。EQP质量/能量分析仪被安置在一个真空室中，在真空室和等离子体之间配备了另外两个中间膨胀室。这三个阶段或腔室的每一个都由对准的撇脂锥分开，并由单独的涡轮分子泵组连续泵送。由于从大气压力到较低压力阶段的自由膨胀，分子束形成，等离子体物种被检测和采样，而无需进行进一步的反应。

图2。Hiden调制光束质谱仪系统的示意图。三个锥体装配在第一阶段的0.2mm的孔，在第二阶段的0.3mm处，在EQP质量/能量分析仪的开口处在1.0mm处。

离子

图3描绘了来自他（75％）/ o的代表性正离子光谱₂(25%)放电。放电是在低功率(5 W)和距离MBMS取样孔4 mm处产生的。

添加氧产生高百分比的解离o⁺离子。其他物种包括NO⁺，嘿⁺，以及H_3.O⁺由大气中的水蒸气产生的。

图3。正离子质谱。

在图4中示出了改变接地采样孔板和放电电极之间的距离的正离子能量分布的影响。在7 W输入功率，排出条件是他（75％）/ n₂（25％）。

离子能量的分布类似，其中能量分布中的峰值时，随着距离的距离，能量的分布增加。发现最佳距离为4毫米。距离比这更靠近，放电变得不稳定。针对不同的百分比气体混合物注意到类似的结果。

图4。N的离子能量分布⁺从他/ N₂等离子体作为距离采样孔的距离的工作。

离子能量分布(O⁺离子)也被计算为放电功率的函数如图4所示。距离4 mm时，其放电条件为He(75%)/O₂（25％）。

随着外加功率的增加，等离子体电位(3w时约为1-2 V)增加，在10w时，等离子体电位分布的尾部延伸至近50 eV。

图5。氧原子的离子能量分布⁺从他/ O₂等离子体作为放电功率的函数。

中性色

利用EQP仪器的离子光学和内部电离器，可以剔除带电粒子，研究中性等离子体粒子。欧洲杯猜球平台该光谱是由从等离子体中采样的中性粒子和在EQP的内部电离源中电离的背景中性粒子的卷积。

图6描绘了一个He/O的质谱₂放电时，等离子体关闭和打开。可以推断出这些光谱的差异，以提供有关采样中性点的信息。

图6。血浆上的中性质谱（红色痕迹）和等离子体关闭或背景（绿色迹线）。

外观电位测量是用于测量等离子体的自由基组分的良好技术。图7显示了用于血浆和等离子体的原子氧的外观电位扫描。

O⁺信号部分是由于O基团的直接电离;

o + e→o⁺+ 2E（ei = 14.8 ev）

部分原因是氧的解离电离作用₂分子;

O₂+ e→O⁺+ O + 2e (Ei = 20.3 eV)。

背景O基团是通过o的离防电离产生的₂电离器灯丝上的分子与等离子体分离。

图7。外观潜在扫描o用等离子体打开和关闭。O的离归电离的阈值₂是20.3 ev。

等效外观电位扫描N，从一个He/N₂混合，如图8所示，对应于流程;

n + e→n⁺+ 2e (Ei = 16.5 eV)

和D分离的电离₂；

N₂+ e→N⁺+ N + 2e (Ei = 25.2 eV)

类似的测量也记录了工业相关气体混合物中的其他自由基，如He/N中的NOx₂O和这些结果的量化将是额外工作的主题。

图8。外观潜在扫描N与等离子体打开和关闭。来自n的离防电离的阈值₂是25.2 ev。

臭氧

大气等离子体源产生的臭氧主要用作杀菌剂。Hiden MBMS系统已经投入使用，以产生来自Enaly贸易有限公司的一个这样的商业来源的臭氧的初步测量。

O⁺阿,₂⁺和O._3.⁺离子被发现。O_3.⁺(在10ppm左右)计算12.2 eV，如图9所示。这与Radwan et al.[2]报道的值一致。

图9。O的外观电位_3.⁺生产在一个商业臭氧发生器。

EQP质量/能量分析仪的内部电离源也可以在低电子能量下设定为功能，以审查电子连接过程。电子连接扫描为生产的生产₂^{- - - - - -}在臭氧发生器关闭和打开时，如图10所示。对于这两种情况，在8 - 10ev之间都有一个较大的附着峰，这是直接附着到O₂．

图10。O₂^{- - - - - -}当臭氧发生器在(绿线)上和在(蓝线)上时，由电子附着在EQP离子源中产生。

当臭氧发生器启动时，在1.5 eV左右出现第二个较小的附着峰，这是由于游离附着过程;

O_3.+ e→O₂^{- - - - - -}+ O (Ea = 1.5 eV)，

与先前记录的结果一致，Curran[3]。

结论

EQP质量/能量分析仪和隐式分子束质谱仪系统已经被用来回顾几个与材料加工相关的大气等离子体源。欧洲杯足球竞彩

检测到正离子，并计算了它们的能量分布。用电子附着质谱和外观电位检测了大量的自由基。进一步的工作将集中于测量本文中给出的初步数据。

参考文献

1. E Stoffels，A J Flikweert，V W Stoffels和G M W Kroesen，等离子源SCI。Technol，11（2002）PP 383-388
2. 拉德旺和特纳，化学。Soc。(A)，(1966)第85 - 86页
3. 化学。理论物理。《中国日报》:中国人民出版社，2002年版

该信息的来源、审查和改编来自Hiden Analytical提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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