使用光学发射光谱学监控等离子体系统

非热能的和热等离子体用于工业、工程、医学和研究行业。等离子体组成任何等离子体过程中是一个重要的参数。使用光学发射光谱学可以提供准确、近实时监控等离子体在钱伯斯和plasma-contacting基质,从而促进内联过程监控和优化。

气体被称为“等离子体”如果很大一部分的分子发生电离,创建各种兴奋的原子、离子和分子。

高能电子从原子和离子可以自由流动在整个等离子体。当碰撞,这些高能电子可以传授一些中性原子和分子的能量。

中性原子和分子释放光子当他们放松回到基态。光子的能量,进而取决于之间的能量差激发态和基态的中性原子和分子,决定发出的光的颜色。

随着导电的带电粒子,可以受到磁场的影响和欧洲杯猜球平台控制,他们的存在改变了大部分电磁等离子体的特征。

此外,电离使得等离子体高活性,但热等离子体的高温和高粒子速度足以蒸发基质。

各种各样的压力和温度会导致等离子体的发展。等离子体行为可以显著改变,等离子体可以创建适合各种目的通过调整这些参数和改变化学物种出现在等离子体。

这些因素必须精确控制流程来保持稳定,可靠的和可再生的。

关键的等离子体参数

等离子体通常可以划分的压力,温度和等离子体的化学物种在工业和研究。

等离子体温度可以表示开尔文,气体和其他物质一样,是直接关系到每个粒子热动能。然而,在等离子体离子的有效温度偶尔可以大大不同于电子由于离子和电子之间的质量差异。

电磁约束等离子体电子温度上升因为能源通常是更有效地传输到电子离子。电子和离子之间的能量传递率,和离子和环境之间,控制离子的温度。

离子迅速将热量传送给周围环境在低温(或“冷”)等离子体达到高温。等离子体通常有一个低温度由于大部分热能存储在电子而非离子。

可以用于医学应用低温等离子结合热敏材料和经常touch-safe。欧洲杯足球竞彩¹

热等离子体,另一方面,当离子温度方法的电子温度。热等离子体广泛应用于蚀刻、抛光和surface-texturing操作,因为它们的粒子能量通常是足够高的烧蚀表面。热等离子体的其他用途包括准确涂层沉积在物理和化学气相沉积过程。^2、3

因为减少压力减缓电子离子复合,减少与其他分子的碰撞,在真空环境中许多等离子体应用程序执行。这增加等离子体粒子的平均自由程。欧洲杯猜球平台然而,最近的等离子体技术的发展使更多的等离子体应用在大气压力。

天然气使用过程有重大影响的化学物种出现在等离子体。然而,构图也明显受压力和温度的影响。化学物种的改变也会影响颜色由于等离子体的颜色是其成分直接相关。

等离子真空室。图片来源:旅行车BV

等离子体光学光谱分析法

在所有类型的等离子体应用程序中,等离子体是一个重要的组成元素。描述分子物种在表面等离子体和确保精确的过程控制和再现性在工业、工程和医学。

“光学发射光谱学”是指一个广泛的方法来测量光学吸收/发射光谱或当样本的光线很兴奋。等离子体发射光谱分析的基本过程,它提供了一个精确的非接触特性的物种现在基于等离子体的颜色。

此外,光学光谱适用于应用程序容易受到污染和在极端热等离子体环境。广泛的等离子体应用程序可以受益于光学光谱提供的近实时反馈,使内联过程监控和快速、响应流程优化。

真空等离子体应用

等离子体蚀刻过程在半导体制造真空等离子体最重要的应用之一。⁴这个复杂的应用程序精心调节去除硅片表面创建模式。

等离子体蚀刻在半导体器件要求非常准确的端点检测,即。监测反应的进展,也是非常容易污染。

由于这些因素,等离子体蚀刻需要非常精确的等离子体分析。所需的速度、稳定性和分辨率内联在等离子体蚀刻过程控制应用程序提供光学发射光谱学,通常跨越近紫外区域的近红外光谱。

几个plasma-driven化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)方法,包括溅射,plasma-enhanced化学气相沉积(PECVD) ",还和离子束沉积,采用真空等离子体系统的沉积涂料和薄膜。

由于他们使用高活性等离子体种类和高等离子能量,这些程序经常需要严重的操作条件。作为非接触式光学发射光谱学方法,至关重要的是等离子体分析在这些应用程序。准确的对峙测量过程的环境可以通过光学纤维。

硅片内联过程控制。图片来源:旅行车BV

大气压等离子体应用

非热能的大气压等离子体已经使用在许多医疗程序,因为他们有效的消毒工具和组织。此外,他们可以调整等多种功能的细胞分离,伤口愈合,基因转染。^1、5、6

在等离子体医学应用,一次性光纤接口提供负担得起的一次性测试兼容卫生在活的有机体内应用程序,⁷光纤光谱仪尤其有用。

大气等离子体经常用于表面抛光和修改。而活性原子等离子体(RAP)已被证实能帮助找出光学组件、等离子体电解抛光(EPP)包括气压的产生等离子体电解浴完成金属表面。^8、9

光学发射光谱学提供了一个快速和负担得起的等离子体分析选择内联分析和过程控制在不同的应用程序。

在各种额外的大气压等离子体应用,光学发射光谱学等离子体分析是至关重要的,因为接近实时的反馈:

• 元素分析的标准方法是电感耦合等离子体质谱法(ICP-OES)的一个示例是由大气压等离子体电离之前进行光谱分析
• 一个快速扩张的领域称为等离子体空气动力学旨在采用等离子体调节空气动力学过程。管理层流紊流过渡,降低阻力,防止局部加热是几个例子。^10、11

消毒医疗工具。图片来源:旅行车BV

的等离子体光学光谱系统分析

在充满敌意的等离子体条件下工作时,避免污染,光发射光谱学是理想的非侵入式测量技术。

然而,大量的密集发射峰值通常描述等离子体。光学光谱设备与高光谱分辨率分离这些山峰是必要的。

先进的等离子体的应用、多通道光谱仪系统的提供了一个相当高的光谱分辨率,甚至使描述电兴奋分子的振动和转动分布函数。

尽管CCD传感器长期以来一直光谱应用,最近的设备,如旅行车AvaSpec-ULS4096CL-EVO,使用CMOS传感器执行更快更准确。

AvaSpec-ULS4096CL-EVO是理想的即使是最苛刻的等离子体分析应用程序,因为它提供了集成倍低9μs和0.05纳米的分辨率在200 nm - 400 nm地区利用3600 -沟密度光栅。

引用和进一步阅读

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2. Martinu, l . & Poitras d(2000)等离子体沉积光学薄膜和涂料:复习一下。真空科学与技术学报A:真空,表面,和欧洲杯线上买球电影,18岁,2619 - 2645页
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7. 医学/生物医学。的可以在:https://www.avantes.com/applications/markets/biomedical-medical/
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