Химия - Индуктивно-связанная плазма

01 марта 2011


Оглавление:
1. Индуктивно-связанная плазма
2. Преимущества



Горелка аналитической ИСП, наблюдаемой через тёмное зелёное стекло

Индуктивно-связанная плазма, англ. inductively coupled plasma — плазма, образующаяся внутри разрядной камеры, горелки или иного плазменного реактора.

Принцип действия

Индуктивно-связанная плазма – это тип газового разряда, возбуждаемого переменным магнитным полем при помощи индукционной катушки. ИСП также имеет другие названия: индукционная плазма, индукционный разряд. ИСП зажигается и поддерживается за счёт циклических индуцированных вихрей электрического тока свободных электронов в плазме. Для возбуждения ИСП обычно используется переменное электромагнитное поле на частоте 1 – 100 МГц. ИСП впервые наблюдал Хитторф в 1884 году, который обнаружил свечение остаточного газа в разрядной камере при пропускании высокочастотного тока через соленоид, охватывающий разрядный объем.

Главное отличие ИСП от емкостного разряда в том и заключается, что ИСП возбуждается магнитным полем, в то время как емкостной разряд возбуждается и поддерживается за счёт электрического поля. При прочих равных условиях ИСП характеризуется существенно более высокой концентрацией электронов по сравнению с емкостным разрядом.

ИСП при атмосферном давлении в виде открытой горелки используется в спектроскопических методах аналитической химии для определения состава веществ и материалов. ИСП при низком давлении в закрытых реакторах используется для плазменного травления при производстве полупроводниковой микроэлектроники.

В аналитической ИСП в горелку обычно подаётся растворённое анализируемое вещество, распыляемое в виде аэрозоля и вносимое в плазменную горелку потоком аргона. Когда в плазму аргоновой горелки попадают капельки аэрозоля, они моментально испаряются и распадаются на атомы и ионы. Другой метод ввода интересующего материала в плазму состоит в том, чтобы химически превратить определяемое вещество в молекулы газа, например, легколетучие гидриды. Третий способ - создание "сухого" аэрозоля с помощью мощного лазерного луча, который выжигает кратер в подставленном под него кусочке материала, переводя небольшую его часть в мелкодисперсное аэрозольное состояние — это так называемая лазерная абляция). Возбужденные в плазме атомы и ионы детектируются методами атомно-эмиссионной спектрометрии, либо масс-спектрометрии.

Плазменное травление в реакторах ИСП для изготовления полупроводниковой продукции обычно производится при давлениях 0.1 – 10 Па. В то же время для изотропного удаления слоёв или очистки внутренних поверхностей реактора часто требуется увеличение давления до ~1000 Па, что тем не менее значительно ниже атмосферного давления. Кроме плазменного травления в микроэлектронной промышленности используются разнообразные технологические плазменные процессы, например, ионная имплантация, плазмохимическое выращивание слоёв, удаление слоёв путём их распыления, плазменная чистка поверхностей и другие. При этом применяются различные газовые смеси и различные типы реакторов.



Просмотров: 2406


<<< Изотопный анализ
Индуктивно-связанная плазма в масс-спектрометрии >>>