Ионизация в индуктивно-связанной плазме


Ионизация в индуктивно-связанной плазме
Горелка аналитической ИСП, наблюдаемой через тёмное зелёное стекло (как в очках для сварки)

Индукти́вно-свя́занная пла́зма (ИСП), англ. inductively coupled plasmaплазма, образующаяся внутри горелки или иного плазменного реактора.

Содержание

Принцип действия

Индуктивно-связанная плазма (ИСП) – это тип плазмы, возбуждаемой переменным магнитным полем при помощи индукционной катушки. ИСП также имеет другое название: индукционная плазма. ИСП зажигается и поддерживается за счет циклических индуцированных вихрей электрического тока свободных электронов (и ионов) в плазме. Для возбуждения ИСП обычно используется переменное электромагнитное поле на частоте 1 – 100 МГц. Индукционная плазма была впервые разработана и исследована в СССР, но получила наиболее широкое практическое использование и распространение за его пределами.

Главное отличие ИСП от емкостной плазмы в том и заключается, что ИСП возбуждается (индуцируется) магнитным полем, в то время как емкостная плазма возбуждается и поддерживается за счет электрического поля (постоянного или переменного). При прочих равных условиях ИСП характеризуется существенно более высокой концентрацией электронов по сравнению с емкостной плазмой.

ИСП при атмосферном давлении (обычно в аргоне) в виде открытой горелки используется в спектроскопических методах аналитической химии для определения состава веществ и материалов. ИСП при низком давлении (часто в агрессивных газах) в закрытых реакторах используется для плазменного травления (этчинга) 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 (ИСП-АЭС), либо масс-спектрометрии (ИСП-МС).

Плазменное травление в реакторах ИСП для изготовления полупроводниковой продукции обычно производится при давлениях 0.1 – 10 Па. В то же время для изотропного удаления слоев или очистки внутренних поверхностей реактора часто требуется увеличение давления до ~1000 Па, что тем не менее значительно ниже атмосферного давления (100 кПа = 1000 гектапаскалей). Кроме плазменного травления в микроэлектронной промышленности используются разнообразные технологические плазменные процессы, например, ионная имплантация, плазмохимическое выращивание слоев, удаление слоев путем их распыления, плазменная чистка поверхностей и другие. При этом применяются различные газовые смеси и различные типы реакторов.

Преимущества

  • Аналитическая ИСП характеризуется высокой концентрацией электронов порядка 1015 см-3, а также высокой температурой (более 6000 К), что позволяет практически полностью атомизировать любые анализируемые вещества.
  • Высокая концентрация электронов и ионов в ИСП также является одним из её главных преимуществ при плазменном травлении, поскольку обеспечивает высокую скорость и качество травления.
  • Обычно индукционная катушка находятся вне камеры горения, поэтому она не взаимодействует с плазмой, не разрушается агрессивными компонентами плазмы и не загрязняет плазму продуктами этого воздействия.

Применения

См. также

Источники

  • А. Монтасер, Д. Голайтли, «Индуктивно-связанная плазма в аналитической атомной спектрометрии» // VCH Publishers, Нью-Йорк, 1992.
  • А. Монтасер, ред., «Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой» // Wiley-VCH: Нью-Йорк, 1998.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Ионизация в индуктивно-связанной плазме" в других словарях:

  • Ионизация в тлеющем разряде и искровая ионизация — в первом случае за счет разницы потенциалов между кусочком исследуемого материала и другим электродом пробивается искра, вырывающая с поверхности мишени ионы, а во втором происходит тоже самое, но за счет так называемого тлеющего разряда,… …   Википедия

  • Ионизация — Энергия ионизации некоторых чистых химических элементов. На пиках находятся инертные газы. Ионизация  эндотермический процесс образования ионов из нейтральных …   Википедия

  • Индуктивно-связанная плазма — Горелка аналитической ИСП, наблюдаемой через тёмное зелёное стекло (как в очках для сварки) Индуктивно связанная плазма (ИСП), англ. inductively coupled plasma плазма, образующаяся внутри разрядной камеры, горелки или иног …   Википедия

  • Масс-спектрометрия — (масс спектроскопия, масс спектрография, масс спектральный анализ, масс спектрометрический анализ)  метод исследования вещества путём определения отношения …   Википедия

  • Масс-спектрометр — Масс спектрометрия (масс спектроскопия, масс спектрография, масс спектральный анализ, масс спектрометрический анализ)  метод исследования вещества путём определения отношения массы к заряду (качества) и количества заряженных частиц, образующихся… …   Википедия

  • Масс-спектроскопия — Масс спектрометрия (масс спектроскопия, масс спектрография, масс спектральный анализ, масс спектрометрический анализ)  метод исследования вещества путём определения отношения массы к заряду (качества) и количества заряженных частиц, образующихся… …   Википедия

  • Масс-спектрометры для изотопного анализа — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете …   Википедия

  • Изотопный анализ — Изотопный анализ  определение изотопного состава химического элемента. Изотопный анализ различных элементов можно реализовать на различных физических принципах. Наиболее распространенным является масс спектрометрический метод, с помощью… …   Википедия

  • МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ — (масс спектроскопия, масс спектральный анализ), метод анализа в ва путем определения массы (чаще, отношения массы к заряду m/z) и относит. кол ва ионов, получаемых при ионизации исследуемого в ва или уже присутствующих в изучаемой смеси.… …   Химическая энциклопедия

  • МАСС-СПЕКТРОСКОПИЯ — (масс спектрометрия, масс спектральный анализ), метод исследования в ва путём определения масс атомов и молекул, входящих в его состав, и их кол в. Совокупность значений масс и их относит. содержаний наз. м а с с с п е к т р о м (рис.). В М. с.… …   Физическая энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.