OES和等离子体诊断中的应用

图片来源:Romaset / shutterstock.com

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等离子体是已经在压力下放置并进行电磁场或强烈加热的电离气体,以至于正离子和电子未结合的点。

等离子体是物质的四个基本态之一。它是通过施加热量和压力而产生的,因为它在地球上不存在。由于其行为,等离子体是来自其他州的独特。等离子体中的原子比在气体中快于批量移动,在磁场内产生电流。虽然等离子体的总电荷通常是中性的,但电荷是高度导电性的。

等离子被认为是物质的整个宇宙的主要状态,即使他们是在正常条件下地球罕见。例如,氖照明仅部分离子化,而太阳和恒星是完全电离的等离子体的例子。

等离子体用于光谱学中的许多应用。用于半导体和太阳能收集器的薄膜沉积和光致抗蚀剂是最常用的,但等离子体也具有航空航天和生物医学的应用,包括在其他行业中。

Avantes以其高速数据捕获和高分辨率谱而闻名,等离子体诊断需要。我们的设备可以在等离子体研究和工业环境在世界各地被发现。

等离子体沉积薄膜和涂层

薄膜是一个或多个层,通常纳米到微米厚,厚度沉积在诸如硅晶片的基板材料上。薄膜和涂层是半导体和太阳能生产行业内的重要支持技术。

磁控管溅射是物理气相沉积的一个典型方法。它使用稀有气体如氩气被激发而产生等离子体的一个,这反过来用于从阴极源敲电子到涂布表面上进行沉积。

某一类的等离子体称为非热等离子体,或其中在用电磁辐射的应用正常大气压产生的等离子体大气压等离子体的很有趣。在这种情况下,因为气体是不加压下的超级通电(“加热”)电子不发生碰撞的“冷”非通电离子或中性粒子足以达到热平衡。欧洲杯猜球平台等离子体产生的这种技术具有较低的初始成本以及其它的优点,例如能够使等离子体射流尺寸的调整,因此不需要真空室。

使用俄罗斯科学学院,比利时俄罗斯科学学院的研究人员探讨了使用氩气体中产生的大气压薄膜的聚丙烯薄膜的表面改性。欧洲杯线上买球聚合物表面处理的结果通过在排出中产生的OH和H基团的浓度和使用AvaSpec-ULS3648光谱仪测量,分辨率在300-350nm区域中的分辨率为0.05nm。

它是公报,UV辐射,特别是从306至315纳米,是一个主要产生机构对羟基自由基等OH和H.这些研究人员介绍了0.05%的水蒸汽在其中所作的UV辐射更强烈的等离子流。此相关的氧掺入聚丙烯表面是更加明显。

来自比利时根特,长沙理工大学,中国的大学和俄罗斯科学院的科学家同样导致另一联合研究项目。欧洲杯线上买球他们调查了使用氮气和普通空气(78%N的2/ 20%o2)作为等离子体介质。他们发现它们的方法消除了对更昂贵的氩气或氦气的前体气体的需求。

研究人员进行了光发射光谱通过从Avantes公司采用多通道光谱仪系统在整个等离子区域来表征分子的电子激发态的等离子体放电,并确定振动和转动分布函数。该光谱仪系统拥有AvaSpec-ULS3648高分辨率光谱仪从300-350测量,分辨率为0.05纳米,沿着的AvaSpec-ULS2048斯塔林分光计测量宽带光谱范围从250-800纳米,0.5纳米的分辨率。它们通过分析氮素分子的旋转结构,如λ337.1nm发射的氮分子所示的旋转结构计算了活性等离子体区的气体温度。

该研究可以在两个不同模式下,在低平均电流(<5 mA)的每个天然气中,通过电流和电压的振荡,高平均电流(> 10 mA),在低平均电流(<5 mA)下,以两种不同模式构成的直流等离子体射流。其中血浆用作辉光放电等离子体。

血浆诊断对太空竞赛至关重要

工程师需要开发能够在未来各种大气和引力条件下行星进入的空间工艺,并在未来的空间探索中,并主要是任何潜在的载人任务到火星。

空间工艺周围的气体是超级加热,在行星入口处的极端压力下,常规地产生等离子体条件。任何具有进入能力的工艺都需要对这些条件进行热屏蔽。开发热保护系统(TPS)开始使用计算机建模评估设计解决方案,最后在等离子风洞中的真实世界实验中。

斯图加特大学的空间系统研究所可以在斯图加特的空间系统研究所找到几种高焓等离子体风隧道(PWK1,PWK2和PWK3等)。这些可以模拟金星或火星入口的大气入口环境。这些特殊的基于地面模拟旨在促进我们如何理解空间的空气动力学。通过采用热量或磁等离子体动态发生器(TPG或MPG),通过产生高比焓和速度的连续粒度控制等离子体来这样做。PWK3还可以在气体的变化中产生等离子体测试,如高CO2模拟火星或金星的气氛,可以模仿简化的条件,以探讨单个气体物种特定测试用例的反应和效果。此外,收集的测试数据可以反馈到计算模型中以验证准确性和建模结果。

AvaSpec-ULS3068和New AvaSpec-ULS4096CL-EVO是我们推荐的光谱仪,允许分辨率降至0.05nm。光发射光谱是血浆诊断的完美无侵入性测量技术,防止试验条件的污染,但需要在血浆反应的敌对环境中进行高分辨率仪器。

药物中的血浆

慢性伤口感染的治疗是医学中的非热大气等离子体的实际用途。根据慕尼黑技术大学病理研究所和Max-Planck Institute的病理研究所研究人员研究了几种气体物种对短期细菌密度的影响,对人体组织的使用长期抑制,用于人类组织的使用用于外星物理学。这支球队使用的Avaspec-ULS2048Was用于表征等离子体排放并提供等离子体诊断数据。

这项工作检查氩等离子体发射UV辐射以发出杀菌效果是短期的,但人的组织可被不利地影响。在另一方面,等离子体产生的活性氮或氧物种表现出长期的阻碍细菌的生长,防止伤口的重新定殖治疗后原则因子的效果之后,用对人体细胞没有负面影响。

等离子体研究的未来

这方面的研究将继续导致行业的进步和跨越,因为等离子的独特性能的诸多领域的科学,和许多实际应用。欧洲杯线上买球Avantes公司制备加强应用,例如这些与我们的AvaSpec仪器线和光纤组件。

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参考和进一步阅读

  1. 邓X. L.,等人。“在大气压下直流等离子体喷射在氮气和空气操作”。应用物理学杂志113.2(2013):023305。
  2. endlich,Pia,等。“电感加热的等离子体风洞PWK3作为重建辐射测试案例的发射实验的方法。”在进入大气层高温气体的辐射。卷。533. 2003年。
  3. Nosenko,T.,清水,和G. E. Morfill。“设计等离子体中的慢性伤口消毒。”新物理学杂志11.11(2009):115013。
  4. Sarani,Abdollah等人。“具有大气压等离子体喷射的聚丙烯的表面改性氩气和氩/水蒸气混合物。”应用表面科学欧洲杯线上买球257.20(2011):8737-8741。

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    Avantes BV。“OES和等离子体诊断中的应用”。氮杂。06年9月2021年9月。

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    Avantes BV。2020。OES和等离子体诊断中的应用。AZoM,观看2021年9月6日,//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=16238。

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